एक ताप तत्व एक सामग्री या उपकरण है जो विद्युत ऊर्जा को सीधे ऊष्मा या तापीय ऊर्जा में जूल हीटिंग नामक सिद्धांत के माध्यम से परिवर्तित करता है। जूल हीटिंग एक ऐसी घटना है जिसमें एक कंडक्टर विद्युत प्रवाह के प्रवाह के कारण गर्मी उत्पन्न करता है। जब सामग्री के माध्यम से एक विद्युत प्रवाह प्रवाहित होता है, तो इलेक्ट्रॉन या अन्य आवेश वाहक कंडक्टर के आयनों या परमाणुओं से टकराते हैं, जिससे परमाणु पैमाने पर घर्षण पैदा होता है। यह घर्षण तब स्वयं को ऊष्मा के रूप में प्रकट करता है। जूल का पहला कानून (जूल-लेनज़ कानून) एक कंडक्टर में विद्युत प्रवाह द्वारा उत्पन्न गर्मी का वर्णन करने के लिए प्रयोग किया जाता है। इसे व्यक्त किया जाता है,
पी=IV या पी=I²R
इन समीकरणों के अनुसार, उत्पन्न ऊष्मा चालक सामग्री के करंट, वोल्टेज या प्रतिरोध पर निर्भर करती है। संपूर्ण ताप तत्व के डिजाइन में, प्रतिरोध एक महत्वपूर्ण कारक है।
सिलिकॉन रबर हीटर सिलिकॉन तेल के ड्रम हीटिंग बेल्ट
सिलिकॉन रबर हीटर सिलिकॉन तेल के ड्रम हीटिंग बेल्ट
सुपरकंडक्टर नामक एक विशेष सामग्री को छोड़कर, अलग-अलग तीव्रता के सभी प्रवाहकीय सामग्रियों में जूल हीटिंग स्पष्ट है। सामान्य तौर पर, प्रवाहकीय सामग्रियों के लिए, कम गर्मी उत्पन्न होती है क्योंकि आवेश वाहक आसानी से प्रवाहित होते हैं; उच्च प्रतिरोध वाली सामग्री के लिए, अधिक गर्मी उत्पन्न होगी। दूसरी ओर, सुपरकंडक्टर्स किसी भी गर्मी को पैदा किए बिना करंट को प्रवाहित होने देते हैं। सामान्य तौर पर, कंडक्टर से निकलने वाली गर्मी को ऊर्जा हानि के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। बिजली उपकरणों को चलाने के लिए उपयोग की जाने वाली विद्युत ऊर्जा संचरण हानि के रूप में अनावश्यक गर्मी उत्पन्न करती है और अंततः कोई उपयोगी काम नहीं करती है।
