Ha két különböző vezető vagy félvezető, A és B, összekapcsolt végekkel egy áramkört alkot, elektromotoros erő (EMF) keletkezik az áramkörben mindaddig, amíg a két csomópont hőmérséklete eltérő. Az egyik végét T hőmérsékleten munkavégnek vagy forró csomópontnak, a másik végét T0 hőmérsékleten szabad végnek (más néven referenciavégnek) vagy hideg csomópontnak nevezzük. Ennek az EMF-nek az iránya és nagysága a vezetők anyagától és a két csomópont hőmérsékletétől függ.
Ezt a jelenséget "termoelektromos hatásnak" nevezik, a két vezető által alkotott áramkört "termoelemnek", ezt a két vezetőt "termoelektromos elemnek", a keletkezett EMF-et pedig "termoelektromos EMF-nek" nevezik.
A termoelektromos EMF két részből áll: az egyik a két vezető érintkezési potenciálkülönbsége, a másik a hőmérsékletkülönbség potenciálkülönbsége egyetlen vezetőn belül.
A hőelemes áramkörben a termoelektromos EMF nagysága csak a hőelemet alkotó vezetők anyagától és a két csomópont hőmérsékletétől függ, és független a hőelem alakjától és méretétől. Ha a hőelem két elektródájának anyaga rögzített, a termoelektromos EMF a két csomópont, t és t0 közötti hőmérsékletkülönbség függvénye.
