Рас­смот­рим цепь, со­став­лен­ную из про­вод­ни­ков, из­го­тов­лен­ных из раз­ных ме­тал­лов (см. рис.). Если места спаев ме­тал­лов на­хо­дят­ся при одной тем­пе­ра­ту­ре, то тока в цепи не на­блю­да­ет­ся. По­ло­же­ние ста­нет со­вер­шен­но иным, если мы на­гре­ем какой-ни­будь из спаев, на­при­мер, спай a. В этом слу­чае галь­ва­но­метр по­ка­зы­ва­ет на­ли­чие в цепи элек­три­че­ско­го тока, про­те­ка­ю­ще­го все время, пока су­ще­ству­ет раз­ность тем­пе­ра­тур между спа­я­ми a и b.

Зна­че­ние силы тока, про­те­ка­ю­ще­го в цепи, при­бли­зи­тель­но про­пор­ци­о­наль­но раз­но­сти тем­пе­ра­тур спаев. На­прав­ле­ние тока за­ви­сит от того, какой из спаев на­хо­дит­ся при более вы­со­кой тем­пе­ра­ту­ре. Если спай a не на­гре­вать, а охла­ждать (по­ме­стить, на­при­мер, в сухой лед), то ток по­те­чет в об­рат­ном на­прав­ле­нии.

Опи­сан­ное яв­ле­ние было от­кры­то в 1821 г. не­мец­ким фи­зи­ком Зее­бе­ком и по­лу­чи­ло на­зва­ние тер­мо­элек­три­че­ства, а вся­кую ком­би­на­цию про­вод­ни­ков из раз­ных ме­тал­лов, об­ра­зу­ю­щих за­мкну­тую цепь, на­зы­ва­ют тер­мо­эле­мен­том.

Важ­ным при­ме­не­ни­ем ме­тал­ли­че­ских тер­мо­эле­мен­тов яв­ля­ет­ся их ис­поль­зо­ва­ние для из­ме­ре­ния тем­пе­ра­ту­ры. Тер­мо­эле­мен­ты, ис­поль­зу­е­мые для из­ме­ре­ния тем­пе­ра­ту­ры (так на­зы­ва­е­мые тер­мо­па­ры), об­ла­да­ют перед обыч­ны­ми жид­кост­ны­ми тер­мо­мет­ра­ми рядом пре­иму­ществ: тер­мо­па­ры можно ис­поль­зо­вать для из­ме­ре­ния как очень вы­со­ких (до 2000 °C), так и очень низ­ких тем­пе­ра­тур. Более того, тер­мо­па­ры дают более вы­со­кую точ­ность из­ме­ре­ния тем­пе­ра­ту­ры и го­раз­до быст­рее ре­а­ги­ру­ют на из­ме­не­ние тем­пе­ра­ту­ры.