Wanneer twee verschillende geleiders of halfgeleiders, A en B, een circuit vormen met hun uiteinden verbonden, wordt er een elektromotorische kracht (EMF) in het circuit gegenereerd zolang de temperaturen op de twee knooppunten verschillend zijn. Het ene uiteinde, bij temperatuur T, wordt het werkuiteinde of hete junctie genoemd, en het andere uiteinde, bij temperatuur T0, wordt het vrije uiteinde (ook bekend als het referentie-uiteinde) of koude junctie genoemd. De richting en omvang van deze EMF zijn afhankelijk van de materialen van de geleiders en de temperaturen op de twee kruispunten.
Dit fenomeen wordt het 'thermo-elektrische effect' genoemd, het circuit gevormd door de twee geleiders wordt een 'thermokoppel' genoemd, deze twee geleiders worden 'thermo-elektrische elementen' genoemd en de gegenereerde EMF wordt de 'thermo-elektrische EMF' genoemd.
De thermo-elektrische EMF bestaat uit twee delen: het ene is het contactpotentiaalverschil tussen de twee geleiders, en het andere is het temperatuurverschilpotentiaalverschil binnen een enkele geleider.
De grootte van de thermo-elektrische EMF in een thermokoppelcircuit hangt alleen af van de materialen van de geleiders die het thermokoppel vormen en de temperaturen op de twee kruispunten, en is onafhankelijk van de vorm en grootte van het thermokoppel. Wanneer de materialen van de twee elektroden van het thermokoppel gefixeerd zijn, is de thermo-elektrische EMF een functie van het temperatuurverschil tussen de twee knooppunten, t en t0.
