Vykurovací prvok je materiál alebo zariadenie, ktoré priamo premieňa elektrickú energiu na teplo alebo tepelnú energiu prostredníctvom princípu známeho ako Jouleov ohrev. Jouleov ohrev je jav, pri ktorom vodič generuje teplo v dôsledku toku elektrického prúdu. Keď elektrický prúd preteká materiálom, elektróny alebo iné nosiče náboja sa zrazia s iónmi alebo atómami vodiča a vytvárajú trenie v atómovom meradle. Toto trenie sa potom prejaví ako teplo. Prvý Joulov zákon (Joule-Lenzov zákon) sa používa na opísanie množstva tepla vyrobeného prúdom elektriny vo vodiči. Toto je vyjadrené ako,
P=IV alebo P=I²R
Z týchto rovníc závisí množstvo generovaného tepla od prúdu a napätia alebo odporu vodiča. Pri konštrukcii vykurovacích telies je dôležitejším faktorom odpor.
Joulov ohrev je evidentný vo všetkých vodivých materiáloch s rôznou intenzitou, s výnimkou špeciálneho typu materiálu známeho ako supravodiče. Spravidla sa pre elektricky vodivé materiály vytvára menej tepla, pretože nosiče náboja môžu ľahko pretekať; zatiaľ čo pri materiáloch s vysokým elektrickým odporom sa vytvára viac tepla. Supravodiče na druhej strane umožňujú tok elektriny, ale neprodukujú žiadne teplo. Teplo z vodičov sa zvyčajne klasifikuje ako strata energie. Elektrická energia používaná na pohon napájaných zariadení generuje zbytočné vykurovanie vo forme straty medi, ktorá v konečnom dôsledku neprodukuje žiadnu užitočnú prácu.
Elektrické vykurovacie články sú v istom zmysle takmer stopercentne účinné, pretože všetka dodaná energia sa premieňa na zamýšľanú formu. Vykurovacie články môžu nielen viesť teplo, ale aj prenášať energiu prostredníctvom svetla a žiarenia. To však platí iba pre ideálne rezistory. Malé straty možno odvodiť z inherentnej kapacity a indukčnosti materiálu, ktorý prevádza elektrickú energiu na elektrické a magnetické pole. Pokiaľ ide o celý systém ohrievača, straty sú spôsobené rozptýlením tepla do vonkajšieho prostredia z procesnej kvapaliny alebo zo samotného ohrievača. Systém teda musí byť izolovaný, aby sa využilo všetko vyrobené teplo.
