Joule, bir iş ve enerji birimi olup, İngiliz fizikçi James Prescott Joule'un adını taşımaktadır. Joule formülü, bir iletkende dönüştürülen ısı miktarının hangi etkenlere bağlı olduğunu açıklar. Joule formülüne göre, bir iletkende ortaya çıkan ısının miktarı, iletkenin direncine bağlı olmak üzere iletkenden geçirilen akımın karesi ve akımın iletkenden geçme süresi ile doğru orantılıdır. Elektrik enerjisi ile çalışan pek çok cihazı günlük hayatımızda sıkça kullanırız.

Joule formülünün bir iletkende üretilen ısı miktarının nelere bağlı olduğunu ortaya koyan bir formül olduğunu belirtmiştik. Buna göre:

Isı birimi için kalori (Cal) hesabı kullanıldığı için joule (J) kaloriye dönüştürülür. Bir iletkenin gücü, o iletkenin birim zamanda harcadığı elektrik enerjisine bağlıdır.

İletkendeki ısı miktarı = iletkenden geçen akım² x iletkenin direnci x akımın geçme süresi şeklindedir.

Daha net bir şekilde açıklayabilmek için su ısıtıcılarını örnek olarak verirsek; R direnci ile çalışan bir devre olduğunu düşünelim ve bu devreye içi su dolu bir kabı oturtalım. Direnç üzerinden geçen akımı ölçebilmek için de sisteme bir ampermetre bağlandığını farz edelim. Bu devreye enerji verildiği zaman iletken üzerinden bir akım geçer, iletken atomlarında bulunan serbest haldeki elektronlar bulunduğu yörüngeden başka bir atomun yörüngesine rastgele bir şekilde kolayca geçer. İletken uçlarına bağlı olan üretecin negatif kutbu elektronları iterken, pozitif kutup ise elektronları çeker. Böylece elektronlar hız kazanır ve iletken içerisinde ilerlemeye başlar. Belli bir kütleye sahip olan bu elektronlar hız kazanırken potansiyel enerjilerini kinetik enerjiye dönüştürür. Elektronlar bu kinetik enerjilerini iletken içerisinde hareket ettikleri sırada çarptıkları atom ve moleküllere aktarırlar. Atom ve moleküllerin titreşimlerinin artması ile devrede bulunan iletken direnç ile ısınır. Bir iletkende direnç büyük ise elektrik yüklerinin kazanmış olduğu kinetik enerjinin neredeyse tamamı ısı enerjisine dönüşür.

Anlattığımız örneğe göre; bir iletkenin gücü P= İş / Zaman formülü ile hesaplanır. Buna göre:

1 KW = 1000 watt

1 Wh = 3600 joule'dir.

Joule’un çalışmalarının temelini oluşturan bu formül, elektrikle çalışan cihazların enerji verimliliğini hesaplamada ve elektrik enerjisinin ısı enerjisine dönüştüğü sistemlerde kullanılır. Özellikle elektrikli ısıtıcılar, fırınlar, su ısıtıcıları gibi cihazların tasarımında bu formül kritik öneme sahiptir. Ayrıca bu formül, elektrik devrelerinin termal yönetiminde ve enerji kayıplarının hesaplanmasında da kullanılır. Enerji tasarrufu sağlamak ve cihazların uzun ömürlü olmasını sağlamak için Joule formülünün doğru anlaşılması ve uygulanması gerekmektedir.