Грејни елемент је материјал или уређај који претвара електричну енергију директно у топлоту или топлотну енергију путем принципа који се назива загревање у џулу. Загревање у џулу је појава у којој проводник генерише топлоту услед протока електричне струје. Када електрична струја тече кроз материјал, електрони или други носиоци наелектрисања сударају се са јонима или атомима проводника, стварајући трење на атомској скали. Ово трење се тада манифестује као топлота. Први Џулов закон (Јоуле-Ленз закон) се користи за описивање топлоте коју генерише електрична струја у проводнику. Ово се изражава као,
П=ИВ или П=И²Р
Према овим једначинама, произведена топлота зависи од струје, напона или отпора материјала проводника. У дизајну целог грејног елемента, отпор је важан фактор.
Грејач од силиконске гуме силиконски уљни каиш за грејање бубња
Грејач од силиконске гуме силиконски уљни каиш за грејање бубња
Загревање у џулу је евидентно у свим проводним материјалима различитог интензитета, осим у посебном материјалу који се зове суправодник. Генерално, за проводне материјале, мање топлоте се генерише јер носиоци наелектрисања лако пролазе кроз њих; За материјале са високим отпором ствараће се више топлоте. Суперпроводници, с друге стране, дозвољавају струји да тече без стварања топлоте. Генерално, топлота из проводника се класификује као губитак енергије. Електрична енергија која се користи за погон енергетске опреме ствара непотребну топлоту у облику губитака у преносу и на крају не производи никакав користан рад.
