विभिन्न रचनाओं के दो कंडक्टर (जिन्हें थर्मोकपल तार या थर्मोइलेक्ट्रोड कहा जाता है) एक सर्किट बनाने के लिए दोनों सिरों पर जुड़े होते हैं। जब दो जंक्शनों का तापमान अलग-अलग होता है, तो सर्किट में एक इलेक्ट्रोमोटिव बल उत्पन्न होता है। इस घटना को थर्मोइलेक्ट्रिक प्रभाव कहा जाता है, और इस इलेक्ट्रोमोटिव बल को थर्मोइलेक्ट्रिक क्षमता कहा जाता है। थर्मोकपल तापमान माप के लिए इस सिद्धांत का उपयोग करते हैं। माध्यम के तापमान को मापने के लिए सीधे उपयोग किए जाने वाले सिरे को कार्यशील सिरा (मापने वाला सिरा भी कहा जाता है) कहा जाता है, और दूसरे छोर को ठंडा सिरा (क्षतिपूर्ति सिरा भी कहा जाता है) कहा जाता है। ठंडा सिरा एक डिस्प्ले उपकरण या मिलान उपकरण से जुड़ा होता है, जो थर्मोकपल द्वारा उत्पन्न थर्मोइलेक्ट्रिक क्षमता को इंगित करता है।
थर्मोकपल अनिवार्य रूप से एक ऊर्जा कनवर्टर है जो तापमान को मापने के लिए उत्पन्न थर्मोइलेक्ट्रिक क्षमता का उपयोग करके थर्मल ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। थर्मोकपल की थर्मोइलेक्ट्रिक क्षमता के संबंध में निम्नलिखित बातों पर ध्यान दिया जाना चाहिए:
1. थर्मोकपल की थर्मोइलेक्ट्रिक क्षमता थर्मोकपल के कार्यशील सिरे के दो सिरों के बीच तापमान अंतर का एक कार्य है, न कि ठंडे सिरे और कार्यशील सिरे के बीच तापमान अंतर का कार्य;
2. थर्मोकपल द्वारा उत्पन्न थर्मोइलेक्ट्रिक क्षमता का परिमाण, जब थर्मोकपल सामग्री एक समान होती है, थर्मोकपल की लंबाई और व्यास से स्वतंत्र होती है, और केवल थर्मोकपल सामग्री की संरचना और दोनों सिरों के बीच तापमान अंतर से संबंधित होती है;
3. एक बार दो थर्मोकपल तारों की सामग्री निर्धारित हो जाने के बाद, थर्मोकपल की थर्मोइलेक्ट्रिक क्षमता का परिमाण केवल थर्मोकपल के तापमान अंतर से संबंधित होता है। यदि थर्मोकपल के ठंडे सिरे का तापमान स्थिर रखा जाता है, तो थर्मोकपल की थर्मोइलेक्ट्रिक क्षमता कार्यशील सिरे के तापमान का एक एकल मूल्य है। विभिन्न सामग्रियों के दो कंडक्टर या अर्धचालक ए और बी को एक बंद सर्किट बनाने के लिए एक साथ वेल्ड किया जाता है। जब कंडक्टर ए और बी के दो जंक्शनों 1 और 2 के बीच तापमान का अंतर होता है, तो उनके बीच एक इलेक्ट्रोमोटिव बल उत्पन्न होता है, जिससे सर्किट में करंट बनता है। थर्मोकपल इस प्रभाव का उपयोग करके काम करते हैं।
