Kada dva različita vodiča ili poluvodiča, A i B, formiraju kolo sa svojim krajevima povezanim, u krugu se stvara elektromotorna sila (EMF) sve dok su temperature na dva spoja različite. Jedan kraj, na temperaturi T, naziva se radni kraj ili vrući spoj, a drugi kraj, na temperaturi T0, naziva se slobodni kraj (također poznat kao referentni kraj) ili hladni spoj. Smjer i veličina ovog EMF-a zavise od materijala provodnika i temperatura na dva spoja.
Ovaj fenomen se naziva "termoelektrični efekat", krug formiran od dva provodnika naziva se "termoelement", ova dva provodnika se nazivaju "termoelektrični elementi", a generisani EMF se naziva "termoelektrični EMF".
Termoelektrični EMF se sastoji od dva dijela: jedan je razlika potencijala kontakta između dva vodiča, a drugi je razlika potencijala temperaturne razlike unutar jednog vodiča.
Veličina termoelektričnog EMF-a u krugu termoelementa ovisi samo o materijalima provodnika koji formiraju termoelement i temperaturama na dva spoja, te je nezavisna od oblika i veličine termoelementa. Kada su materijali dvije elektrode termoelementa fiksirani, termoelektrični EMF je funkcija temperaturne razlike između dva spoja, t i t0.
