24歲時，焦耳開始對通電導體放熱問題進行深入研究。焦耳首先把電阻絲盤繞在玻璃管上，做成一個電熱器。然后把電熱器放入一個玻璃瓶中，瓶中裝有已知質量的水，給電熱器通電并開始計時。
他用鳥羽毛輕輕攪動水，從插在水中的溫度計觀察到水溫的變化。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：電流通過導體時產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。
1841年，英國物理學家焦耳發現載流導體中產生的熱量Q（稱為焦耳熱）與電流 I 的平方、導體的電阻R、通電時間t成正比，這個規律叫焦耳定律。
