Praca prądu elektrycznego, który przepływa przez drut oporowy grzejnika elektrycznego zamieniana jest na ciepło. Dzieje się tak dlatego ponieważ podobnie jak w innych ciałach tak i w przewodnikach występuje ruch cząsteczek budujących przewodnik. W momencie gdy przez przewodnik płynie prąd, który jak wiadomo jest uporządkowanym ruchem ładunków elektrycznych dochodzi do zderzeń nośników ładunku czyli elektronów i cząstek przewodnika. W wyniku tego zjawiska dochodzi do podnoszenia się temperatury przewodnika, która wydzielana jest jako ciepło.

Większość powstałej w ten sposób energii cieplnej grzejnik przekazuje przepływającej w nim wodzie. Natomiast pewna jej ilość pobierana jest przez obudowę grzejnika. Dzięki temu część energii może być przekazana otoczeniu.

Stosunek ilości ciepła Q pobranego przez wodę do ilości ciepła Qwydzielonego w czasie przepływu prądu nazywa się wydajnością grzejnika.

Ciepło wydzielone w przewodniku podczas przepływu prądu można wyrazić za pomocą wzoru:

Ilość ciepła wydzielającego się jest więc uzależniona od oporu R przewodnika, od natężenia I płynącego w przewodniku prądu oraz od czasu, w którym ten prąd przepływa przez przewodnik.

K we zworze to tzw. stała elektrotermiczna, równa 0.239 cal / J.

Wzór ten został podany niezależni przez dwóch naukowców: Lenza i Joula.

Grzejniki oporowe, czyli takie w których energia wydzielana jest właśnie podczas przepływu prądu przez drut oporowy wykorzystywane są powszechnie w gospodarstwach domowych jako kuchenki elektryczne, grzałki , żelazka i itp.

Materiałami na druty oporowe są specjalne stopy. Używa się w tym celu chromonikieliny, stopów żelazochromowych, a także żelazochromowych z dodatkiem aluminium, konstantanu i nikieliny.

Dla każdego stopu istnieje inna dopuszczalna temperatura, do której mogą być nagrzewane.

I tak np. dla chromonikieliny temperatura taka wynosi 1000 stopni C. Używa się jej w kuchenkach i piecykach odbłyskowych. Nieco niższa temperaturę dopuszczalną ma żelazochromonikielina. Wynosi ona 900 stopni C. Miejsce wykorzystania tego stopu to grzałki i żelazka.

Najniższe temperatury mają nikielina i konstantan, rzędu 300-400 stopni C. Stosowane są w poduszkach elektrycznych.

Poniżej przedstawione jest zdjęcie grzejnik elektrycznego wykorzystywanego do ogrzewania mieszkań.

http://www.supergrzejniki.pl/db_s861.jpg

Zjawisko wydzielania ciepła podczas przepływu prądu jest wykorzystywane również w hutnictwie. Używa się tam tzw. pieców oporowych. Innym rodzajem są piece łukowe, gdzie stosuje się powolne przerywanie obwodu.