Als er stroom doorheen gaat, kunnen bijna alle geleiders warmte genereren. Niet alle geleiders zijn echter geschikt voor verwarmingselementen. De juiste combinatie van elektrische, mechanische en chemische eigenschappen is vereist. Hieronder volgen enkele van de kenmerken die belangrijk zijn voor het ontwerp van verwarmingselementen.
Weerstand: Om warmte op te wekken, moet het verwarmingselement voldoende weerstand hebben. De weerstand kan echter niet hoog genoeg zijn om een isolator te worden. Weerstand is gelijk aan soortelijke weerstand vermenigvuldigd met geleiderlengte gedeeld door geleiderdoorsnede. Voor een bepaalde doorsnede wordt, om een kortere geleider te verkrijgen, een materiaal met een hoge soortelijke weerstand gebruikt.
Verwarmingselement Weerstand, lengte, dwarsdoorsnedefunctie van relatie
Oxidatieweerstand: Warmte versnelt meestal de oxidatie van metalen en keramiek. Oxidatie verbruikt het verwarmingselement, vermindert de capaciteit of beschadigt de structuur. Dit beperkt de levensduur van het verwarmingselement. Voor metalen verwarmingselementen worden legeringen gevormd met oxiden, die oxidatie helpen weerstaan door een passiveringslaag te vormen. Voor keramische verwarmingselementen is beschermende anti-oxidatieschaal van SiO2 of Al2O3 de meest voorkomende. Soorten verwarmingselementen die niet geschikt zijn voor gebruik in oxiderende omgevingen, zoals grafiet, worden meestal gebruikt in vacuümovens of ovens die niet-oxiderende atmosfeergassen bevatten, zoals H2, N2, Ar of He, waar geen lucht is in de verwarmingskamer.
Temperatuurweerstandscoëfficiënt: Merk op dat de soortelijke weerstand van het materiaal verandert met de temperatuur. Bij de meeste geleiders neemt de weerstand toe naarmate de temperatuur stijgt. Dit fenomeen treft sommige materialen meer uitgesproken dan andere. De weerstandscoëfficiënt bij hoge temperaturen wordt voornamelijk gebruikt in thermische toepassingen. Bij koorts verdient het meestal de voorkeur om een lagere waarde te gebruiken. Hoewel weerstandsveranderingen in sommige gevallen nauwkeurig kunnen worden voorspeld, is een sterke toename van de weerstand vereist om meer vermogen te leveren. Om het systeem aan te passen aan veranderende soortelijke weerstand, worden controle- of feedbacksystemen gebruikt.
