24歲時,焦耳開始對通電導體放熱的問題進行深入的研究。。焦耳首先把電阻絲盤繞在玻璃管上,做成1個電熱器。然後把電熱器放入1個玻璃瓶中,瓶中裝有已知質量的水。給電熱器通電并開始計時,用鳥羽毛輕輕攪動水,使水溫度均勻。從插在水中的溫度計,可随時觀察到水溫的變化。同時用電流計測出電流的大小。焦耳把這種實驗做了一次又一次,大量數據使焦耳發現:電流通過導體時産生的熱量跟電流的平方成正比,跟導體的電阻成正比,跟通電的時間成正比。
焦耳把這一實驗規律寫成論文《關于金屬導體和電池在電解時放出的熱》。然而,論文并沒有引起學術界的重視。因為在一些學者們看來,電與熱的關系不能那麼簡單,況且焦耳隻是1個釀酒師,又沒有大學文憑。一年後,俄國彼德堡科學院院士楞次也做了電與熱的實驗,并得到與焦耳完全一緻的結果。焦耳的論文才得到重視,後來人們把這個定律叫做焦耳定律。
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