To ledere med forskjellig sammensetning (kalt termoelementtråder eller termoelektroder) er forbundet i begge ender for å danne en krets. Når temperaturene til de to kryssene er forskjellige, genereres en elektromotorisk kraft i kretsen. Dette fenomenet kalles den termoelektriske effekten, og denne elektromotoriske kraften kalles det termoelektriske potensialet. Termoelementer bruker dette prinsippet for temperaturmåling. Enden som brukes direkte til å måle temperaturen på mediet kalles arbeidsenden (også kalt måleenden), og den andre enden kalles den kalde enden (også kalt kompensasjonsenden). Den kalde enden er koblet til et displayinstrument eller et matchende instrument, som indikerer det termoelektriske potensialet generert av termoelementet.
Et termoelement er i hovedsak en energiomformer som konverterer termisk energi til elektrisk energi, ved å bruke det genererte termoelektriske potensialet for å måle temperatur. Følgende punkter bør bemerkes angående det termoelektriske potensialet til et termoelement:
1. Det termoelektriske potensialet til et termoelement er en funksjon av temperaturforskjellen mellom de to endene av termoelementets arbeidsende, ikke en funksjon av temperaturforskjellen mellom den kalde enden og arbeidsenden;
2. Størrelsen på det termoelektriske potensialet generert av et termoelement, når termoelementmaterialet er jevnt, er uavhengig av termoelementets lengde og diameter, og kun relatert til sammensetningen av termoelementmaterialet og temperaturforskjellen mellom de to endene;
3. Når materialene til de to termoelementtrådene er bestemt, er størrelsen på termoelementets termoelektriske potensial kun relatert til temperaturforskjellen til termoelementet. Hvis temperaturen på den kalde enden av termoelementet holdes konstant, er termoelementets termoelektriske potensial en enkelt-verdi funksjon av arbeidsendetemperaturen. To ledere eller halvledere A og B av forskjellige materialer er sveiset sammen for å danne en lukket krets. Når det er en temperaturforskjell mellom de to koblingene 1 og 2 til lederne A og B, genereres en elektromotorisk kraft mellom dem, og danner dermed en strøm i kretsen. Termoelementer fungerer ved å utnytte denne effekten.
