Er wordt een kleine spanning in een thermokoppel gecreëerd als gevolg van het Seebeck-effect, dat optreedt wanneer twee ongelijke metalen op twee kruispunten worden samengevoegd en er een temperatuurgradiënt tussen zit. Dit fenomeen zorgt ervoor dat elektronen van de hete junctie naar de koude junctie stromen, waardoor een spanningspotentiaal ontstaat tussen de twee juncties. De grootte van deze spanning hangt af van de soorten metalen die in het thermokoppel worden gebruikt en het temperatuurverschil tussen de knooppunten. De door een thermokoppel gegenereerde spanning ligt doorgaans in het millivoltbereik, wat relatief klein is maar voldoende voor nauwkeurige temperatuurmetingen in verschillende industriële en wetenschappelijke toepassingen.
Wanneer een thermokoppel wordt blootgesteld aan hitte, genereert het een kleine spanning vanwege het Seebeck-effect. Dit effect zorgt ervoor dat het temperatuurverschil tussen de twee knooppunten van het thermokoppel een overeenkomstig spanningsverschil produceert. De warmere junctie genereert een hogere spanning ten opzichte van de koudere junctie vanwege het verschil in elektronenstroom veroorzaakt door de temperatuurgradiënt. Dit principe vormt de basis van hoe thermokoppels temperatuurverschillen omzetten in meetbare elektrische signalen, die vervolgens kunnen worden gebruikt om de temperatuur van de omgeving of het object waaraan het thermokoppel wordt blootgesteld te bepalen.
Thermokoppels hebben een kleine thermische capaciteit vanwege hun ontwerp en constructie met dunne draden van ongelijksoortige metalen. De dunheid van de draden zorgt voor een snelle reactie op temperatuurveranderingen, waardoor thermokoppels zeer responsieve sensoren zijn voor temperatuurmeting. Deze lage thermische massa zorgt ervoor dat thermokoppels snel temperatuurveranderingen kunnen registreren en nauwkeurig variaties in de omgeving of het te monitoren materiaal kunnen weergeven. Deze eigenschap is voordelig in toepassingen die realtime temperatuurbewaking en -regeling vereisen, zoals in industriële processen, HVAC-systemen en wetenschappelijk onderzoek.
De uitgangsspanning van een thermokoppel is inderdaad erg klein, doorgaans variërend van enkele microvolt tot enkele millivolt, afhankelijk van het temperatuurverschil tussen de twee juncties en het type thermokoppelmateriaal dat wordt gebruikt. Deze lage uitgangsspanning is evenredig met het temperatuurverschil en wordt vaak door elektronische instrumenten tot een meetbaar niveau versterkt. Ondanks zijn kleine omvang is de door een thermokoppel geproduceerde spanning zeer stabiel en betrouwbaar voor temperatuurmetingstoepassingen, waardoor thermokoppels veel worden gebruikt in industrieën waar nauwkeurige temperatuurregeling en -bewaking van cruciaal belang zijn.
De spanning die door een thermokoppel wordt geproduceerd, varieert afhankelijk van verschillende factoren, waaronder de soorten metalen die in de thermokoppelverbindingen worden gebruikt en het temperatuurverschil daartussen. Verschillende soorten thermokoppels, zoals Type K, Type J of Type T, produceren verschillende spanningsuitgangen voor hetzelfde temperatuurverschil vanwege hun unieke materiaalsamenstellingen. Over het algemeen genereren thermokoppels spanningen in het bereik van enkele microvolts tot enkele millivolts per graad Celsius temperatuurverschil. Een type K-thermokoppel produceert bijvoorbeeld doorgaans ongeveer 41 microvolt per graad Celsius temperatuurverschil tussen de twee knooppunten. Deze uitgangsspanning wordt gekalibreerd en gebruikt met referentietabellen of vergelijkingen om nauwkeurig de temperatuur te bepalen die door het thermokoppel wordt gemeten.