Η μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε θερμότητα σε μια ηλεκτρική συσκευή είναι ένα θεμελιώδες φαινόμενο της Φυσικής, γνωστό ως φαινόμενο Joule. Αυτό συμβαίνει επειδή οι αγωγοί (τα υλικά από τα οποία είναι φτιαγμένα τα καλώδια και τα εξαρτήματα της συσκευής) παρουσιάζουν αντίσταση στη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος.
Όταν το ηλεκτρικό ρεύμα διαρρέει έναν αγωγό, στην πραγματικότητα κινούνται ηλεκτρόνια. Αυτά τα ηλεκτρόνια, καθώς ταξιδεύουν μέσα στο υλικό, συγκρούονται συνεχώς με τα άτομα ή τα ιόντα του αγωγού. Σε κάθε σύγκρουση, ένα μέρος της κινητικής ενέργειας των ηλεκτρονίων μεταφέρεται στα άτομα του υλικού.
Αυτή η μεταφορά ενέργειας έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της κινητικής ενέργειας των ατόμων του αγωγού, δηλαδή τα άτομα αρχίζουν να δονούνται πιο έντονα γύρω από τις θέσεις ισορροπίας τους. Η αυξημένη δόνηση των ατόμων εκδηλώνεται ως αύξηση της εσωτερικής ενέργειας του υλικού, την οποία αντιλαμβανόμαστε ως αύξηση της θερμοκρασίας του αγωγού. Έτσι, η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια.
Το ποσό της θερμότητας που παράγεται εξαρτάται από τρεις παράγοντες: την ένταση του ρεύματος (I), την αντίσταση του αγωγού (R) και τον χρόνο (t) που διαρρέει το ρεύμα. Η σχέση αυτή περιγράφεται από τον νόμο του Joule: Q = I²Rt, όπου Q είναι η παραγόμενη θερμότητα. Αυτό το φαινόμενο είναι επιθυμητό σε συσκευές όπως οι ηλεκτρικές αντιστάσεις (θερμαντήρες, τοστιέρες), αλλά αποτελεί και ανεπιθύμητη απώλεια ενέργειας σε άλλες συσκευές ή γραμμές μεταφοράς.
