Два провідники різного складу (так звані дроти термопар або термоелектроди) з’єднані на обох кінцях, щоб утворити ланцюг. Коли температури двох спаїв різні, у ланцюзі виникає електрорушійна сила. Це явище називається термоелектричним ефектом, а ця електрорушійна сила — термоелектричним потенціалом. Термопари використовують цей принцип для вимірювання температури. Кінець, який безпосередньо використовується для вимірювання температури середовища, називається робочим кінцем (також називається вимірювальним кінцем), а інший кінець називається холодним кінцем (також називається компенсаційним кінцем). Холодний кінець підключений до приладу індикації або узгоджувального приладу, який показує термоелектричний потенціал, створений термопарою.
Термопара — це, по суті, перетворювач енергії, який перетворює теплову енергію в електричну, використовуючи згенерований термоелектричний потенціал для вимірювання температури. Стосовно термоелектричного потенціалу термопари слід звернути увагу на наступні моменти:
1. Термоелектричний потенціал термопари є функцією різниці температур між двома кінцями робочого кінця термопари, а не функцією різниці температур між холодним кінцем і робочим кінцем;
2. Величина термоелектричного потенціалу, створюваного термопарою, коли матеріал термопари однорідний, не залежить від довжини та діаметра термопари та пов’язана лише зі складом матеріалу термопари та різницею температур між двома кінцями;
3. Після визначення матеріалів двох проводів термопари величина термоелектричного потенціалу термопари пов’язана лише з різницею температур термопари. Якщо температура холодного кінця термопари підтримується постійною, то термоелектричний потенціал термопари є однозначною-функцією температури робочого кінця. Два провідники або напівпровідники А і В з різних матеріалів зварюють між собою, утворюючи замкнене коло. Коли існує різниця температур між двома з’єднаннями 1 і 2 провідників А і В, між ними виникає електрорушійна сила, утворюючи таким чином струм у колі. Термопари працюють, використовуючи цей ефект.