見えない「熱」が見えてくる！イメージできるジュール熱シミュレーション

サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。

スマートフォンを使っていて「最近、本体が熱いな」と感じたことはありませんか？あるいは、寒い朝に使う電気ヒーター。スイッチを入れるだけで、なぜあんなにポカポカと温かくなるのでしょうか。

実は、あの熱の正体は、金属の中で起きている「目に見えないミクロな衝突事故」の結果なのです。今回は、その熱が発生する仕組み（ジュール熱）を視覚的に理解するために、Scratch（スクラッチ）を使って自作したシミュレーション教材をご紹介します！

ミクロの世界をのぞいてみよう！ジュール熱シミュレーター

まずは、こちらの紹介動画をご覧ください。電子たちがどのように動き、何が起きているのかが一目でわかります。

動画を見て興味が湧いたら、ぜひ実際のScratchでシミュレーションを体験してみてください。自分でスイッチを操作すると、より理解が深まりますよ！

Scratchで試してみる（外部リンク）

スイッチをいれると、青い粒（電子）が勢いよく動き始めます。

「電気」が「熱」に変わる瞬間とは？

このプログラムでは、画面右上のボタンでスイッチのON・OFFを切り替えることができます。

スイッチを入れると、導線の中にある自由電子が一斉に動き出します。これが「電流」の正体です。しかし、金属の中は電子にとって走りやすい一本道ではありません。そこには、どっしりと構えた金属原子の陽イオンが並んでいます。

電子がぶつかると、オレンジ色の陽イオンが激しく振動し始めます。

勢いよく進もうとする電子が陽イオンに衝突すると、電子が持っていたエネルギーが陽イオンに受け渡されます。エネルギーを受け取った陽イオンは、その場で激しくブルブルと震え始めます。これが、物理学の視点から見た「熱」の正体なのです。

シミュレーションのこだわりポイント

今回のプログラムでは、学びを楽しくするために以下の工夫を凝らしました。

振動と色の連動： 電子がぶつかる回数が増えるほど、陽イオンの振動が大きくなります。

視覚的な温度変化： 特定の振動数を超えると陽イオンの色が変わるようにし、物質がどんどん熱くなっていく様子を直感的に表現しました。

衝突の物理： まるでピンボールのように、電子が跳ね返りながら進む様子を再現しています。

このように、電流が流れるときに発生する熱をジュール熱と呼びます。19世紀の物理学者ジェームズ・プレスコット・ジュールが発見したこの現象は、今では私たちの生活に欠かせない炊飯器やアイロン、電気毛布などに応用されています。

身近な電化製品が温かくなったとき、「あ、今、電子が激しくぶつかっているんだな！」と想像してみると、いつもの風景が少し違って見えるかもしれません。ぜひScratchを触って、ミクロの世界の物理学を楽しんでくださいね！

お問い合わせ・ご依頼について

科学の不思議やおもしろさをもっと身近に！自宅でできる楽しい科学実験や、そのコツをわかりやすくまとめています。いろいろ検索してみてください！
・科学のネタ帳の内容が本になりました。詳しくはこちら
・運営者の桑子研についてはこちら
・各種ご依頼（執筆・講演・実験教室・TV監修・出演など）はこちら
・記事の更新情報はXで配信中！

科学のネタチャンネルでは実験動画を配信中！

２月のイチオシ実験！梱包材で遊ぼう！

• 静電気の時期になってきました。子供と一緒に梱包材で盛り上がろう！→ やめられなくなる！静電気実験２０

体中に梱包材をはりつけてみよう！

テレビ番組等・科学監修等のお知らせ

• 「月曜から夜更かし」（日本テレビ）にて科学監修・出演しました。

書籍のお知らせ

• 1/27 『見えない力と遊ぼう！電気・磁石・熱の実験』（工学社）を執筆しました。
• サクセス15 ２月号にて「浸透圧」に関する科学記事を執筆しました。
• 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
• 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）…　高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。

講師等・ショー・その他お知らせ

• 2/20（金）「生徒の進学希望実現支援事業」研究授業＠福井県立若狭高等学校　講師
• 3/20（金）　日本理科教育学会オンライン全国大会2026「慣性の法則の概念形成を目指した探究的な学びの実践」について発表します。B会場 第３セッション： 学習指導・教材（中学校）③　11:20-12:20
• 7/18（土）　教員向け実験講習会「ナリカカサイエンスアカデミー」の講師をします。お会いしましょう。
• 10/10（土）　サイエンスショー予定
• 各種SNS　X(Twitter)／instagram／Facebook／BlueSky／Threads

Explore

• 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
• 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
• Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
• 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
• 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
• About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
• お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。