Όταν ένας αγωγός διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα, παρατηρούμε ότι η θερμοκρασία του αυξάνεται. Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως φαινόμενο Joule και οφείλεται στις μικροσκοπικές αλληλεπιδράσεις που συμβαίνουν μέσα στο υλικό του αγωγού. Το ηλεκτρικό ρεύμα αποτελείται από την κατευθυνόμενη κίνηση ελεύθερων ηλεκτρονίων μέσα στον αγωγό. Αυτά τα ηλεκτρόνια, καθώς κινούνται, δεν συναντούν ένα εντελώς κενό χώρο. Αντιθέτως, συγκρούονται συνεχώς με τα άτομα ή τα ιόντα που αποτελούν το κρυσταλλικό πλέγμα του αγωγού.
Σε κάθε σύγκρουση, τα κινούμενα ηλεκτρόνια μεταβιβάζουν ένα μέρος της κινητικής τους ενέργειας στα άτομα του πλέγματος. Αυτή η μεταφορά ενέργειας έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της ταχύτητας ταλάντωσης των ατόμων γύρω από τις θέσεις ισορροπίας τους. Η αυξημένη ταλάντωση των ατόμων σημαίνει αύξηση της εσωτερικής ενέργειας του υλικού, η οποία εκδηλώνεται ως αύξηση της θερμοκρασίας του αγωγού. Ουσιαστικά, η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια λόγω της αντίστασης που προβάλλει ο αγωγός στη ροή των ηλεκτρονίων.
Η ποσότητα θερμότητας (Q) που παράγεται σε έναν αγωγό δίνεται από τον νόμο του Joule: Q = I² * R * t, όπου I είναι η ένταση του ρεύματος που διαρρέει τον αγωγό, R είναι η ηλεκτρική αντίσταση του αγωγού και t είναι ο χρόνος που διαρρέεται από το ρεύμα. Αυτό το φαινόμενο είναι θεμελιώδες για πολλές εφαρμογές, όπως οι ηλεκτρικές αντιστάσεις θέρμανσης, αλλά και υπεύθυνο για τις απώλειες ενέργειας στις γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας.
