W termoparze powstaje niewielkie napięcie w wyniku efektu Seebecka, który występuje, gdy dwa różne metale są połączone na dwóch złączach i występuje między nimi gradient temperatury. Zjawisko to powoduje przepływ elektronów ze złącza gorącego do złącza zimnego, tworząc potencjał napięciowy pomiędzy dwoma złączami. Wielkość tego napięcia zależy od rodzaju metali zastosowanych w termoparze i różnicy temperatur pomiędzy złączami. Napięcie generowane przez termoparę mieści się zazwyczaj w zakresie miliwoltów, który jest stosunkowo niewielki, ale wystarczający do dokładnego pomiaru temperatury w różnych zastosowaniach przemysłowych i naukowych.
Kiedy termopara jest wystawiona na działanie ciepła, generuje małe napięcie ze względu na efekt Seebecka. Efekt ten powoduje, że różnica temperatur pomiędzy dwoma złączami termopary powoduje wytworzenie odpowiedniej różnicy napięcia. Cieplejsze złącze generuje wyższe napięcie w porównaniu z zimniejszym złączem ze względu na różnicę w przepływie elektronów spowodowaną gradientem temperatury. Zasada ta stanowi podstawę sposobu, w jaki termopary przekształcają różnice temperatur w mierzalne sygnały elektryczne, które można następnie wykorzystać do określenia temperatury otoczenia lub obiektu, na który wystawiona jest termopara.
Termopary mają małą pojemność cieplną ze względu na ich konstrukcję i konstrukcję wykorzystującą cienkie druty z różnych metali. Cienkość drutów pozwala na szybką reakcję na zmiany temperatury, dzięki czemu termopary są bardzo czułymi czujnikami do pomiaru temperatury. Ta niska masa termiczna zapewnia, że termopary mogą szybko rejestrować zmiany temperatury i dokładnie odzwierciedlać zmiany w środowisku lub monitorowanym materiale. Ta cecha jest korzystna w zastosowaniach wymagających monitorowania i kontroli temperatury w czasie rzeczywistym, takich jak procesy przemysłowe, systemy HVAC i badania naukowe.
Napięcie wyjściowe termopary jest rzeczywiście bardzo małe i zwykle waha się od kilku mikrowoltów do kilku miliwoltów, w zależności od różnicy temperatur między dwoma złączami i rodzaju zastosowanych materiałów termopary. To niskie napięcie wyjściowe jest proporcjonalne do różnicy temperatur i często jest wzmacniane przez przyrządy elektroniczne do mierzalnego poziomu. Pomimo małej wielkości napięcie wytwarzane przez termoparę jest bardzo stabilne i niezawodne w zastosowaniach związanych z pomiarem temperatury, dzięki czemu termopary są szeroko stosowane w gałęziach przemysłu, w których precyzyjna kontrola i monitorowanie temperatury mają kluczowe znaczenie.
Napięcie wytwarzane przez termoparę zmienia się w zależności od kilku czynników, w tym rodzaju metali użytych w złączach termopary i różnicy temperatur między nimi. Różne typy termopar, takie jak typ K, typ J lub typ T, wytwarzają różne napięcia wyjściowe przy tej samej różnicy temperatur ze względu na ich unikalny skład materiałowy. Ogólnie rzecz biorąc, termopary wytwarzają napięcia w zakresie od kilku mikrowoltów do kilku miliwoltów na stopień Celsjusza różnicy temperatur. Na przykład termopara typu K zazwyczaj wytwarza około 41 mikrowoltów na stopień Celsjusza różnicy temperatur między jej dwoma złączami. To napięcie wyjściowe jest kalibrowane i wykorzystywane w tabelach referencyjnych lub równaniach w celu dokładnego określenia temperatury mierzonej przez termoparę.