Un elemento riscaldante è un materiale o un dispositivo che converte l'energia elettrica direttamente in calore o energia termica attraverso un principio chiamato riscaldamento joule. Il riscaldamento Joule è un fenomeno in cui un conduttore genera calore a causa del flusso di corrente elettrica. Quando una corrente elettrica scorre attraverso il materiale, gli elettroni o altri portatori di carica entrano in collisione con gli ioni o gli atomi del conduttore, creando attrito su scala atomica. Questo attrito si manifesta quindi come calore. La prima legge di Joule (legge di Joule-Lenz) è usata per descrivere il calore generato da una corrente elettrica in un conduttore. Questo è espresso come,
P=IV o P=I²R
Secondo queste equazioni, il calore generato dipende dalla corrente, dalla tensione o dalla resistenza del materiale del conduttore. Nella progettazione dell'intero elemento riscaldante, la resistenza è un fattore importante.
Riscaldatore in gomma siliconica Nastro riscaldante per fusti di olio siliconico
Riscaldatore in gomma siliconica Nastro riscaldante per fusti di olio siliconico
Il riscaldamento Joule è evidente in tutti i materiali conduttivi di varia intensità, ad eccezione di un materiale speciale chiamato superconduttore. In generale, per i materiali conduttivi, viene generato meno calore perché i portatori di carica scorrono facilmente; Per i materiali ad alta resistenza, verrà generato più calore. I superconduttori, invece, permettono alla corrente di fluire senza generare calore. In generale, il calore di un conduttore è classificato come perdita di energia. L'energia elettrica utilizzata per azionare le apparecchiature di potenza genera calore non necessario sotto forma di perdite di trasmissione e alla fine non produce alcun lavoro utile.
