Grijaći element je materijal ili uređaj koji pretvara električnu energiju direktno u toplinu ili toplinsku energiju kroz princip koji se naziva grijanje u džulu. Zagrijavanje u džulu je pojava u kojoj provodnik stvara toplinu zbog protoka električne struje. Kada električna struja teče kroz materijal, elektroni ili drugi nosioci naboja sudaraju se s ionima ili atomima vodiča, stvarajući trenje na atomskoj skali. Ovo trenje se tada manifestuje kao toplota. Prvi Jouleov zakon (Joule-Lenzov zakon) koristi se za opisivanje topline koju stvara električna struja u vodiču. Ovo se izražava kao,
P=IV ili P=I²R
Prema ovim jednačinama, generirana toplina ovisi o struji, naponu ili otporu materijala provodnika. U dizajnu cijelog grijaćeg elementa, otpor je važan faktor.
Grejač od silikonske gume silikonski uljni remen za grijanje bubnja
Grejač od silikonske gume silikonski uljni remen za grijanje bubnja
Zagrijavanje u džulu vidljivo je u svim provodljivim materijalima različitog intenziteta, osim u posebnom materijalu koji se naziva supravodič. Općenito, za provodljive materijale se stvara manje topline jer nosioci naboja lako prolaze kroz njih; Za materijale sa visokom otpornošću stvaraće se više toplote. Superprovodnici, s druge strane, dozvoljavaju struji da teče bez stvaranja toplote. Općenito, toplina iz vodiča se klasificira kao gubitak energije. Električna energija koja se koristi za pogon energetske opreme stvara nepotrebnu toplinu u obliku gubitaka u prijenosu i na kraju ne proizvodi nikakav koristan rad.
