На рис. 1б показана принципиальная схема термоэлектрического преобразователя, который в зависимости от положения переключателя Кл может работать в режиме генератора электрической энергии (положение 1) и в режиме переноса тепла от источника с температурой Θ к резервуару с температурой Θ₀.

К.п.д. термоэлектрического генератора зависит от разности температур и свойств материалов и для существующих материалов очень мал (при ΔΘ = 300° не превышае η = 13%, а при ΔΘ = 100° значение η = 5%), поэтому термоэлектрические генераторы исполь­зуются как генераторы энергии лишь в специальных условиях. К.п.д. термоэлектрического подогревателя и холодильника также очень малы, и для охлаждения к.п.д. при температурном перепаде 5° составляет 9%, а при перепаде 40° — только 0,6%; однако, несмотря на столь низкие к.п.д., термоэлементы используются в холодильных устройствах. В измерительной технике термопары получили широкое распространение для измерения температур; кроме того, полупроводниковые термоэлементы используются как обратные тепловые преобразователи, преобразующие электрический ток в тепловой поток и температуру.

Термопара с подключенным к ней милливольтметром, применяемая для измерения температуры, показана на рис. 2.

Если один спай термопары, называемый рабочим, поместить в среду с температурой Θ₁, подлежащей измерению, а температуру Θ₂, других, нерабочих, спаев поддерживать постоянной, то f(Θ₀) = const и

E_AB(Θ₁,Θ₀) = f(Θ₁) – C=  f₁(Θ₁).

независимо от того, каким образом произведено соединение термо­электродов (спайкой, сваркой и т. д.). Таким образом, естественной входной величиной термопары является температура Θ₁ ее рабочего спая, а выходной величиной — термо-э. д. с., которую термопара развивает при строго постоянной температуре Θ₂ нерабочего спая.

Материалы, применяемые для термопар. В табл. 2 приведены термо‑э.д.с., которые развиваются различными термоэлектродами в паре с платиной при температуре рабочего спая Θ₁ = 100° С  и температуре нерабочих спаев Θ₂ = 0° С. Зависимость термо‑э.д.с. от температуры в широком диапазоне температур обычно нелинейна, поэтому данные таблицы нельзя распространить на более высокие температуры.

Таблица 2