Due conduttori di diversa composizione (chiamati fili di termocoppia o termoelettrodi) sono uniti ad entrambe le estremità per formare un circuito. Quando le temperature delle due giunzioni sono diverse si genera nel circuito una forza elettromotrice. Questo fenomeno è chiamato effetto termoelettrico e questa forza elettromotrice è chiamata potenziale termoelettrico. Le termocoppie utilizzano questo principio per la misurazione della temperatura. L'estremità utilizzata direttamente per misurare la temperatura del mezzo è chiamata estremità di lavoro (detta anche estremità di misurazione) e l'altra estremità è chiamata estremità fredda (detta anche estremità di compensazione). L'estremità fredda è collegata ad uno strumento indicatore o ad uno strumento corrispondente, che indica il potenziale termoelettrico generato dalla termocoppia.
Una termocoppia è essenzialmente un convertitore di energia che converte l'energia termica in energia elettrica, utilizzando il potenziale termoelettrico generato per misurare la temperatura. Per quanto riguarda il potenziale termoelettrico di una termocoppia occorre tenere presente i seguenti punti:
1. Il potenziale termoelettrico di una termocoppia è una funzione della differenza di temperatura tra le due estremità dell'estremità di lavoro della termocoppia, non una funzione della differenza di temperatura tra l'estremità fredda e l'estremità di lavoro;
2. L'entità del potenziale termoelettrico generato da una termocoppia, quando il materiale della termocoppia è uniforme, è indipendente dalla lunghezza e dal diametro della termocoppia ed è correlata solo alla composizione del materiale della termocoppia e alla differenza di temperatura tra le due estremità;
3. Una volta determinati i materiali dei due fili della termocoppia, l'entità del potenziale termoelettrico della termocoppia è correlata solo alla differenza di temperatura della termocoppia. Se la temperatura dell'estremità fredda della termocoppia viene mantenuta costante, il potenziale termoelettrico della termocoppia è una funzione a valore singolo-della temperatura dell'estremità di lavoro. Due conduttori o semiconduttori A e B di materiali diversi vengono saldati insieme per formare un circuito chiuso. Quando c'è una differenza di temperatura tra le due giunzioni 1 e 2 dei conduttori A e B, tra di loro si genera una forza elettromotrice, formando così una corrente nel circuito. Le termocoppie funzionano utilizzando questo effetto.
