ジュールの熱効果の法則
電流が電気回路を通過するとき、電子と原子との衝突により熱が発生します。電線を通る電流によってどれだけの熱が生成され、その熱生成はどのような条件やパラメータに依存するのでしょうか？イギリスの物理学者ジェームズ・プレスコット・ジュールはこの現象を正確に説明する式を考案しました。これがジュールの法則として知られています。
ジュールの加熱法則とは
電線内を流れる電流によって生じる熱は、ジュール単位で表現されます。ジュールの法則の数式的な表現と説明は以下の通りです。
導線内の電流が一定の時間流れている場合、導線の電気抵抗と時間が一定であるとき、発生する熱量は電流の二乗に比例します。
導線内の電流と時間が一定であるとき、発生する熱量は導線の電気抵抗に比例します。
電流の流れている時間に比例して熱が発生し、導線の電気抵抗と電流が一定であるとき。
これらの3つの条件を組み合わせると、次の公式になります。
ここで、‘H’はジュール単位での発生熱、‘i’はアンペア単位での導線を流れる電流、‘t’は秒単位での時間です。方程式には4つの変数があります。これらの中から3つが既知であれば、残りの1つを計算することができます。ここでは、‘J’は定数であり、ジュールの熱力学的等価値として知られています。熱力学的等価値は、完全に熱に変換された作業単位の数を表します。明らかに、Jの値は作業と熱の単位の選択に依存します。J = 4.2ジュール/カロリー（1ジュール = 107エルグ）= 1400 ft. lbs./CHU = 778 ft. lbs/B Th U と見つかっています。これらの値は非常に正確ではありませんが、一般的な作業には十分です。
ジュールの法則によれば、I2Rt は I アンペアの電流が R オームの抵抗器を t 秒間維持したときに電気的に行う仕事（ジュール単位）を表します。
上記の式において、オームの法則を利用して I と R を順次排除することで、他の形態を得ることができます。
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