Wenn zwei verschiedene Leiter oder Halbleiter, A und B, einen Stromkreis bilden und ihre Enden verbunden sind, wird im Stromkreis eine elektromotorische Kraft (EMF) erzeugt, solange die Temperaturen an den beiden Verbindungsstellen unterschiedlich sind. Ein Ende bei der Temperatur T wird als Arbeitsende oder Heißverbindung bezeichnet, und das andere Ende bei der Temperatur T0 wird als freies Ende (auch als Referenzende bezeichnet) oder Kaltverbindung bezeichnet. Richtung und Größe dieser EMF hängen von den Materialien der Leiter und den Temperaturen an den beiden Verbindungsstellen ab.
Dieses Phänomen wird „thermoelektrischer Effekt“ genannt, der durch die beiden Leiter gebildete Stromkreis wird „Thermoelement“ genannt, diese beiden Leiter werden „thermoelektrische Elemente“ genannt und die erzeugte EMF wird „thermoelektrische EMF“ genannt.
Die thermoelektrische EMF besteht aus zwei Teilen: Zum einen handelt es sich um die Kontaktpotentialdifferenz zwischen den beiden Leitern und zum anderen um die Temperaturdifferenzpotentialdifferenz innerhalb eines einzelnen Leiters.
Die Größe der thermoelektrischen EMK in einem Thermoelementkreis hängt nur von den Materialien der Leiter, die das Thermoelement bilden, und den Temperaturen an den beiden Verbindungsstellen ab und ist unabhängig von der Form und Größe des Thermoelements. Wenn die Materialien der beiden Elektroden des Thermoelements fixiert sind, ist die thermoelektrische EMK eine Funktion der Temperaturdifferenz zwischen den beiden Verbindungen, t und t0.
