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».
Роботу струму вимірюють за допомогою міжнародноїсистеми 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.
Якщо електрони рухаються по нерухомомупровіднику 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.
