Razlog zagrijavanja vodiča leži u činjenici da energija elektrona koji se kreću u njemu (drugim riječima, energija struje) tijekom uzastopnog sudara čestica s ionima molekularne rešetke metala element se pretvara u toplu vrstu energije, ili Q, pa se formira koncept "toplinske snage".
Rad struje mjeri se korištenjem međunarodnog sustava jedinica SI, primjenom džula (J) na njega, a snaga struje je definirana kao "vat" (W). Odstupajući od sustava u praksi, mogu koristiti i izvansistemske jedinice koje mjere rad struje. Među njima su vat-sat (W × h), kilovat-sat (skraćeno kW × h). Na primjer, 1 Wh znači rad struje specifične snage od 1 vata i vremenskog trajanja od jednog sata.
Ako se elektroni kreću duž fiksnog vodiča od metala, u ovom slučaju sav korisni rad generirane struje raspoređuje se na zagrijavanje metalne konstrukcije i, na temelju odredbi zakona održanja energije, ovo se može opisati formulom Q=A=IUt=I 2Rt=(U2/R)t. Takvi omjeri točno izražavaju dobro poznati Joule-Lenzov zakon. Povijesno gledano, prvi ga je empirijski utvrdio znanstvenikD. Joulea sredinom 19. stoljeća, a ujedno neovisno o njemu još jedan znanstvenik - E. Lenz. Toplinska snaga našla je praktičnu primjenu u tehničkom dizajnu od izuma obične žarulje sa žarnom niti 1873. od strane ruskog inženjera A. Ladygina.
Toplinska snaga struje koristi se u nizu električnih uređaja i industrijskih instalacija, odnosno u termo mjernim instrumentima, električnim pećima za grijanje, opremi za elektro zavarivanje i inventaru, kućanskim aparatima na učinak električnog grijanja vrlo često - bojleri, lemilice, kotlovi, pegle.
Pronalazi toplinski učinak u prehrambenoj industriji. Uz visok udio korištenja koristi se mogućnost elektrokontaktnog grijanja što jamči toplinsku snagu. To je uzrokovano činjenicom da struja i njezina toplinska snaga, utječući na prehrambeni proizvod, koji ima određeni stupanj otpora, uzrokuje ujednačeno zagrijavanje u njemu. Možemo dati primjer kako se kobasice proizvode: kroz poseban dozator mljeveno meso ulazi u metalne kalupe, čije stijenke istovremeno služe kao elektrode. Ovdje je osigurana stalna ujednačenost zagrijavanja po cijeloj površini i volumenu proizvoda, održava se zadana temperatura, održava optimalna biološka vrijednost prehrambenog proizvoda, zajedno s tim čimbenicima ostaje trajanje tehnološkog rada i potrošnja energije. najmanji.
Specifična toplinasnaga električne struje (ω), drugim riječima, količina topline koja se oslobađa po jedinici volumena za određenu jedinicu vremena, izračunava se na sljedeći način. Elementarni cilindrični volumen vodiča (dV), poprečnog presjeka vodiča dS, duljine dl paralelne sa smjerom struje i otpora čine jednadžbe R=p(dl/dS), dV=dSdl.
Prema definicijama Joule-Lenzovog zakona, za dodijeljeno vrijeme (dt) u volumenu koji smo uzeli, razina topline jednaka dQ=I2Rdt=p(dl/dS)(jdS)2dt=pj2dVdt. U ovom slučaju, ω=(dQ)/(dVdt)=pj2 i, primjenjujući ovdje Ohmov zakon za utvrđivanje gustoće struje j=γE i omjera p=1/γ, odmah dobiti izraz ω=jE=γE2. Daje koncept Joule-Lenzovog zakona u diferencijalnom obliku.
