Dos conductors de composició diferent (anomenats fils de termoparell o termoelèctrodes) s'uneixen als dos extrems per formar un circuit. Quan les temperatures de les dues unions són diferents, es genera una força electromotriu al circuit. Aquest fenomen s'anomena efecte termoelèctric, i aquesta força electromotriu s'anomena potencial termoelèctric. Els termoparells utilitzen aquest principi per mesurar la temperatura. L'extrem que s'utilitza directament per mesurar la temperatura del medi s'anomena extrem de treball (també anomenat extrem de mesura), i l'altre extrem s'anomena extrem fred (també anomenat extrem de compensació). L'extrem fred està connectat a un instrument de visualització o un instrument coincident, que indica el potencial termoelèctric generat pel termoparell.
Un termoparell és essencialment un convertidor d'energia que converteix l'energia tèrmica en energia elèctrica, utilitzant el potencial termoelèctric generat per mesurar la temperatura. S'han de tenir en compte els punts següents pel que fa al potencial termoelèctric d'un termoparell:
1. El potencial termoelèctric d'un termoparell és una funció de la diferència de temperatura entre els dos extrems de l'extrem de treball del termopar, no una funció de la diferència de temperatura entre l'extrem fred i l'extrem de treball;
2. La magnitud del potencial termoelèctric generat per un termoparell, quan el material del termopar és uniforme, és independent de la longitud i el diàmetre del termopar, i només està relacionada amb la composició del material del termopar i la diferència de temperatura entre els dos extrems;
3. Un cop determinats els materials dels dos cables del termoparell, la magnitud del potencial termoelèctric del termoparell només es relaciona amb la diferència de temperatura del termoparell. Si la temperatura de l'extrem fred del termopar es manté constant, aleshores el potencial termoelèctric del termoparell és una funció única-valorada de la temperatura final de treball. Dos conductors o semiconductors A i B de diferents materials es solden per formar un circuit tancat. Quan hi ha una diferència de temperatura entre les dues unions 1 i 2 dels conductors A i B, es genera una força electromotriu entre elles, formant així un corrent al circuit. Els termoparells funcionen utilitzant aquest efecte.
