Термопара представляет собой два элемента, которые спаиваются своими концами; также термопара называется термоэлементом. Ток, получаемый от термопары, получил название термоэлектрического тока.
Термопара включает в себя две проволоки, платиновую и платинородиевую, которые считаются очень тугоплавкими. Они создают электродвижущую силу, пропорциональную температуре в широких пределах (до 1600 °С). В результате нагревания на каждые 100 °С образуется электродвижущая сила в 0,001 В. Термопара устанавливается в фарфоровую трубку.
Спай двух проволок определяется как конец термопары и помещается в печь, клеммы соединяются с гальванометром, градуированным по градусам Цельсия. Чтобы найти тепловое действие излучения, необходимо воспользоваться батареей из термопар, которые объединяются последовательно. При этом все нечетные спаи должны быть одной температуры, все четные спаи — другой температуры. Термопары оснащаются очень тонкими проволочками, спаи необходимо сплющить таким образом, чтобы у них была большая поверхность, поэтому им придается вид тоненьких листиков.
Термопара может обеспечиваться блоком усилителей сигналов, который применяется для преобразования электродвижущей силы от термопары в токовый сигнал 0—5 мА, 0—20 мА, 4— 20 мА с компенсацией термо-ЭДС свободных концов термопары.
Электродвижущая сила для всех пар очень мала, при нагревании до 100 °С термопара никель — платина создает электродвижущую силу 0,0015 В, медь — константан — 0,004 В, висмут. — сурьма — 0,011 В. КПД термопары составляет 1—3%, вследствие чего их не используют в качестве генераторов тока, исключением являются маломощные пары (до Вт). Определенные термопары имеют прямую пропорциональность между температурой нагревания спая и электродвижущей силой.
Такое соотношение применяется в термоэлектрическом термометре, который представляет собой объединение термопары и гальванометра, градуированного по градусам Цельсия.
Термопара считается основным прибором, используемым для произведения измерения температуры в индустриальном применении, например в металлургической промышленности, нефтехимическом производстве.
Для нахождения стомиллионных долей градуса некоторые спаи защищают от попадания излучения, и в то же время остальные спаи зачерняют, что приводит к максимальному поглощению лучей, также используется подсоединенный чувствительный гальванометр. Теплота, излучаемая человеком ночью на расстоянии 1,5 км, определяется при помощи задействования собирательных зеркал. Термопары используются и для измерения излучения наиболее удаленных звезд.