热电偶的工作原理源于 1821 年塞贝克发现的热电效应，核心是两种不同材质的金属导体（或半导体）组成闭合回路时，若两端存在温度差，回路中就会产生热电势，进而形成微弱电流。这两种金属被称为 “热电极”，其中直接接触被测介质、感受温度的一端是 “热端”（工作端），而连接测量仪表、温度恒定的一端是 “冷端”（自由端）。

热电势的大小与两种金属的材质特性、热端和冷端的温度差直接相关，与电极的长度、直径无关。比如用镍铬和镍硅制成的 K 型热电偶，当热端处于 500℃、冷端保持 25℃时，回路会产生约 20.64mV 的热电势，测量仪表通过检测这个电势值，再结合冷端温度进行补偿，就能换算出被测物体的实际温度。这种基于物理特性的测温方式，让热电偶无需外部电源即可工作，尤其适合恶劣环境下的温度监测 。