ジュール熱の公式と計算がイラストですぐにわかる！

今回はジュール熱の説明と、ジュール熱の公式（ジュールの法則）・計算を扱います。

ジュール熱は私たちの身近なモノにも使われているので、ジュール熱がどんなものかについてはイメージがわきやすくなっています。

ジュール熱の公式（ジュールの法則）と計算については、皆さんにわかりやすく解説するために、スマホでも見やすいイラストで解説していきます。

この記事を読み終えた頃にはジュール熱についての理解と、ジュール熱の公式（ジュールの法則）・計算はもうマスターできているでしょう。ぜひ最後までお読みください！

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１：ジュール熱とは？

ジュール熱とは、導体に電流を流すと発生する熱のことです。単位は[J](ジュール)です。

※導体＝電流をよく通す物体のことです。電流をあまり通さない物体は不導体といいます。

ジュール熱は私たちの身の回りにも多くあります。

【 ジュール熱の身近な例 】

電球・電気ストーブ・電気毛布・電気アイロンなど

これらのモノは電流を流すと熱くなりますよね？熱くなる原因はジュール熱という熱が発生しているからなのです。

 

2：ジュール熱の発生原因

なぜジュール熱は発生するのでしょうか？ここでは、イラストと共に解説していきます。

導体の両端に電圧を加えて、その内部に電場を作ると、導体内の自由電子は電場から力を受けて加速します。

その加速した自由電子は、導体内の陽イオンと衝突して陽イオンを激しく振動させます。

この振動によってジュール熱は発生します。

 

3：ジュール熱の公式（ジュールの法則）

ここでは、ジュール熱の公式をイラストと共に紹介します。ジュール熱の公式はジュールの法則と呼ばれています。

以下の図のように、導体を電圧V[V]の電源につなぎ、I[A]の電流をt[s]流したとします。

この時のジュール熱Q[J]はVItと表されます。これがジュール熱の公式（ジュールの法則）です。

ここで、オームの法則より、V=RIでした。

※オームの法則については、オームの法則公式・すぐに覚えられる覚え方をご覧ください。

これをジュール熱の公式Q=VItに代入すると、新たに２つの公式を導くことができます。以下がまとめです。

ジュール熱の公式（ジュールの法則）

Q = VIt = I²Rt = t

(Q[J]：ジュール熱、V[V]：電圧、I[A]：電流、R[Ω]：抵抗)

 

４：ジュール熱の計算

ここで、今回学習したジュール熱のおさらいといとして、計算問題を１つ解いてみましょう！

【ジュール熱の計算問題】
導体に抵抗20[Ω]の電熱線がつないである。この導体に3[A]の電流を２分間流した。この時発生するジュール熱Qは何[J]か。

（解答＆解説）

ジュール熱の公式（ジュールの法則）を使います。抵抗と電流がわかっているので、R, I, tから求める式を使いましょう。

Q=I²Rtです。2分＝120秒です。よって、求めるQは

3²・20・120＝21600[J]・・・(答)

となります。

 

ジュール熱のまとめ

いかがでしたか？

ジュール熱の公式（ジュールの法則）は何度も見直して確実に覚えてくださいね！

この記事の執筆者

ニックネーム：やっすん

早稲田大学商学部4年
得意科目：数学