Причина нагрівання провідника криється в тому, щоенергія рухомих в ньому електронів (іншими словами, енергія струму) при послідовному зіткненні частинок з іонами молекулярної решітки металевого елемента перетворюється в теплий тип енергії, або Q, так утворюється поняття «теплова потужність».
Работу тока измеряют с помощью международной системи одиниць СІ, застосовуючи до неї джоулі (Дж), потужність струму визначають як «ват» (Вт). Відступаючи від системи на практиці, можуть застосовувати в тому числі і позасистемні одиниці, що вимірюють роботу струму. Серед них ват-година (Вт × год), кіловат-годину (скорочено кВт × год). Наприклад, 1 Вт × год позначає роботу струму з питомою потужністю 1 ват і тривалістю часу на одну годину.
Если электроны движутся по неподвижному провіднику з металу, в цьому випадку вся корисна робота виробленого струму розподіляється на нагрівання металевої конструкції, і, виходячи з положень закону збереження енергії, це можна описати формулою Q = A = IUt = I2Rt = (U2/ R) * t. Такі співвідношення з точністю висловлюють відомий закон Джоуля-Ленца. Історично він вперше був визначений дослідним шляхом вченим Д. Джоулем в середині 19-го століття, і в той же час незалежно від нього ще одним вченим - Е.Ленцем. Практичне застосування теплова потужність знайшла в технічному виконанні з винаходу в 1873 році російським інженером А. Ладигін звичайної лампи прожарюванні.
Теплова потужність струму задіюється в цілому рядіелектричних приладів і промислових установок, а саме, в теплових вимірювальних приладах, нагрівального типу електричних печах, електрозварювальної і инвенторной апаратурі, дуже поширені побутові прилади на електричному нагрівальному ефекті - кип'ятильники, паяльники, чайники, праски.
Знаходить себе парниковий ефект і в харчовійпромисловості. З високою часткою використання застосовується можливість електроконтактного нагріву, що гарантує теплова потужність. Він обумовлюється тим, що струм і його теплова потужність, впливаючи на харчовий продукт, який володіє певним ступенем опору, викликає в ньому рівномірний розігрівання. Можна привести в приклад те, як виробляються ковбасні вироби: через спеціальний дозатор м'ясний фарш надходить в металеві форми, стінки яких одночасно служать електродами. Тут забезпечується постійна рівномірність нагріву по всій площі та об'єму продукту, підтримується задана температура, зберігається оптимальна біологічна цінність харчового продукту, разом з цими факторами тривалість технологічних робіт і витрата енергії залишаються найменшими.
Питома теплова потужність електричного струму(Ω), іншими словами - кількість теплоти, що виділяється в одиниці об'єму за певну одиницю часу, розраховується наступним чином. Елементарний циліндричний обсяг провідника (dV), з поперечним провідникові перетином dS, довжиною dl, паралельної напрямку струму, і опором складають рівняння R = p (dl / dS), dV = dSdl.
Згідно з визначеннями закону Джоуля-Ленца, за відведений час (dt) у взятому нами обсязі виділиться рівень теплоти, що дорівнює dQ = I2Rdt = p (dl / dS) (jdS)2dt = pj2dVdt. В такому випадку ω = (dQ) / (dVdt) = pj2 і, застосовуючи тут закон Ома для встановлення щільності струму j = γE і співвідношення p = 1 / γ, ми відразу отримуємо вираз ω = jE = γE2. Воно в диференціальної формі дає поняття про закон Джоуля-Ленца.
