【３分でわかる！】ジュールの法則とは？簡単に解説！

どこかで聞いたことがあるジュールの法則。

この記事を読んだ方は普段の生活の中で、ジュールの法則を見つけることができる様になります。ジュールマスターです。

今回は電気と熱の関係について詳しくお話していきます。

ジュールの法則とは何か？

１８４０年頃にジェームズ・プレスコット・ジュールという人物が発見した熱に関する法則です。ジュールの法則は電気と熱の関係の第一法則、気体と熱に関する第二法則があります。

今回は第一法則の電気と熱の関係のみお話します。

まず、電気を長時間流していると、熱を持つようになるのは何となくイメージできるかと思います。

iPhone、パソコン等も長時間使用していると熱くなってきますよね？
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これは中で何が起こっているのかというと、抵抗の中で振動している原子と電流の電子が衝突しているのです。↓↓電子と電流の関係について分からない方はこちらを参考にして下さい。↓↓
【３分で分かる！】電圧と電流とは？
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抵抗の原子、電流の電子が衝突を繰り返すことにより、電子の運動エネルギーが熱エネルギーに変わります。これが熱の原因になっています。
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ジュールはこの現象について抵抗を流れる電流によって毎秒発生する熱量は、電流の２乗と抵抗の積に比例するという関係を発見しました。これが第一法則の概要です。
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ざっくり言うと電流と抵抗が大きい程、熱量は増えるという感じです。

逆に電流、抵抗が小さければ、中の電子の衝突も減り、熱量は少なくなります。
あ
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ワンピースを知っている方は分かると思いますが、エネルは金の矛に電熱を発生させて攻撃したりしてます。
あ
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これは、ジュールの法則的にいうと、大きな電流を流すことによって矛を高温にしていることになります。
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実際は高温にしすぎると金属が溶けたり、電線が溶断したりしてしまいますが笑。

この熱を発生させる現象は、ストーブ等の熱を出すものによく利用されています。

ジュールの法則の計算方法について

電流を流すことで発生させる熱量は、上記の関係から計算することもできます。熱量をH、抵抗をＲ、電流をＩ、時間をｔとすると下の式で求められます。
H＝RI²ｔ（Ｊ）
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熱量の単位にはジュール（J）が使われます。式を見ると分かるのですが、実は熱量というのは電力量の計算の仕方と同じです。

あ
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そのため、１Ｊは１Ｗ・Ｓ（１秒使用した時の電力量）に等しいです。

↓↓電力と電力量について知りたい方はこちらを参考にして下さい。↓↓
【３分で分かる！】電力と電力量とは何か？

ジュールの法則はどんな時に利用されているか？

計算が出来るようになっても、どんな時に使うのか分からないと意味がないですよね。

身近なものですと、物を温める機器によく利用されます。
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例えばアイロン、ストーブなど、電気を利用して熱を出す機械には、ジュールの法則を利用し、どれくらい熱を出すかなどが考えられています。

まとめ

ジュールの法則は熱に関する法則で第二法則まである

抵抗を流れる電流によって毎秒発生する熱量は、電流の２乗と抵抗の積に比例する

熱量はH＝RI²ｔで求めることができ、１Jは１W・Sに等しい

以上、電気と熱の関係についてまとめたものです。

ジュールの法則は普段の生活にも利用されている重要なものです。

気になっていた方は参考にしてみて下さい。