Un element de calefacció és un material o dispositiu que converteix l'energia elèctrica directament en calor o energia tèrmica mitjançant un principi anomenat escalfament de joule. L'escalfament Joule és un fenomen en el qual un conductor genera calor a causa del flux de corrent elèctric. Quan un corrent elèctric travessa el material, els electrons o altres portadors de càrrega xoquen amb els ions o àtoms del conductor, creant fricció a escala atòmica. Aquesta fricció es manifesta llavors com a calor. La primera llei de Joule (llei de Joule-Lenz) s'utilitza per descriure la calor generada per un corrent elèctric en un conductor. Això s'expressa com,
P=IV o P=I²R
Segons aquestes equacions, la calor generada depèn del corrent, tensió o resistència del material conductor. En el disseny de tot l'element de calefacció, la resistència és un factor important.
Escalfador de cautxú de silicona Cinturó de calefacció del tambor d'oli de silicona
Escalfador de cautxú de silicona Cinturó de calefacció del tambor d'oli de silicona
L'escalfament Joule és evident en tots els materials conductors d'intensitat variable, excepte en un material especial anomenat superconductor. En general, per als materials conductors, es genera menys calor perquè els portadors de càrrega flueixen fàcilment; Per als materials amb alta resistència, es generarà més calor. Els superconductors, en canvi, permeten que el corrent flueixi sense generar calor. En general, la calor d'un conductor es classifica com a pèrdua d'energia. L'energia elèctrica que s'utilitza per conduir equips de potència genera calor innecessària en forma de pèrdues de transmissió i, finalment, no produeix cap treball útil.
