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    這時正值電磁力和電磁感應現象發現不久，電機——當時叫磁電機——剛剛出現，人們還不大了解電磁現象的內在規律，也缺乏對電路的深刻認識。

    只是感到磁電機非常新奇，有可能代替蒸汽機成為效率更高、管理方便的新動力，于是一股電氣熱潮席卷了歐洲，甚至波及美國。

    焦耳當時剛20歲，正處于敏感的年齡，家中又有很好的實驗條件（估計他父親廠里有蒸汽機），對革新動力設備很感興趣，就投入到電氣熱潮之中，開始研究起磁電機來。

    從1838年到1842年的幾年中，焦耳一共寫了八篇有關電機的通訊和論文，以及一篇關于電池、三篇關于電磁鐵的論文。

    他通過磁電機的各種試驗注意到電機和電路中的發熱現象，他認為這和機件運轉中的摩擦現象一樣，都是動力損失的根源。

    于是他就開始進行電流的熱效應的研究。

    1841年他在《哲學雜志》上發表文章《電的金屬導體產生的熱和電解時電池組中的熱》，敘述了他的實驗：為了確定金屬導線的熱功率，讓導線穿過一根玻璃管，再將它密纏在管上，每圈之間留有空隙，線圈終端分開。然后將玻璃管放入盛水的容器中，通電后用溫度計測量水產生的溫度變化。

    實驗時，他先用不同尺寸的導線，繼而又改變電流的強度，結果判定“在一定時間內伏打電流通過金屬導體產生的熱與電流強度的平方及導體電阻的乘積成正比?！?

    這就是著名的焦耳定律，又稱ir定律。

    隨后，他又以電解質做了大量實驗，證明上述結論依然正確。

    ir定律的發現使焦耳對電路中電流的作用有了明確的認識。

    他仿照動物體中血液的循環，把電池比作心肺，把電流比作血液，指出：“電可以看成是攜帶、安排和轉變化學熱的一種重要媒介”，并且認為，在電池中“燃燒”一定量的化學“燃料”，在電路中（包括電池本身）就會發出相應大小的熱，和這些燃料在氧氣中點火直接燃燒所得應是一樣多。

    請注意，這時焦耳已經用上了“轉變化學熱”一詞，說明他已建立了能量轉化的普遍概念，他對熱、化學作用和電的等價性已有了明確的認識。

    然而，這種等價性的最有力證據，莫過于熱功當量的直接實驗數據。

    正是由于探索磁電機中熱的損耗，促使焦耳進行了大量的熱功當量實驗。
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