Ko dva različna prevodnika ali polprevodnika, A in B, tvorita vezje s povezanima koncema, se v vezju ustvari elektromotorna sila (EMS), dokler sta temperaturi na obeh stičiščih različni. En konec, pri temperaturi T, se imenuje delovni konec ali vroč spoj, drugi konec, pri temperaturi T0, pa se imenuje prosti konec (znan tudi kot referenčni konec) ali hladni spoj. Smer in velikost tega EMF sta odvisni od materialov prevodnikov in temperatur na stičiščih.
Ta pojav imenujemo "termoelektrični učinek", vezje, ki ga sestavljata dva prevodnika, se imenuje "termoelement", ta dva prevodnika se imenujeta "termoelektrični elementi", ustvarjeni EMF pa se imenuje "termoelektrični EMF".
Termoelektrični EMF je sestavljen iz dveh delov: eden je kontaktna potencialna razlika med dvema vodnikoma, drugi pa temperaturna razlika potencialne razlike znotraj enega vodnika.
Velikost termoelektričnega EMF v vezju termočlena je odvisna le od materialov prevodnikov, ki tvorijo termočlen, in temperatur na obeh stičiščih ter je neodvisna od oblike in velikosti termočlena. Ko sta materiala obeh elektrod termočlena pritrjena, je termoelektrični EMF funkcija temperaturne razlike med obema spojema, t in t0.
