Matériaux homogènes
Un fil homogène est physiquement et chimiquement le même sur toute sa longueur. Un circuit thermocouple, réalisé avec le même fil, ne générera pas de force électromotrice, quel que soit un changement de température et d'épaisseur. Pour qu’un thermocouple fonctionne correctement, il doit contenir deux métaux différents pour générer une tension.
Matériaux intermédiaires
La somme des forces électromotrices (EMF) de deux ou plusieurs métaux différents est nulle si le circuit est à la même température. L'ajout de différents métaux à un circuit n'affectera pas la tension créée par le circuit. Les jonctions ajoutées doivent être à la même température que les jonctions du circuit. Par exemple, un troisième métal tel que des fils de cuivre peut être ajouté pour faciliter la prise de mesure. C'est pourquoi les thermocouples peuvent être utilisés avec des multimètres numériques ou d'autres composants électriques. C'est également pourquoi la soudure peut être utilisée pour joindre des métaux afin de former des thermocouples.
Températures Successives ou Intermédiaires
Un thermocouple, composé de deux métaux différents, produit une force électromotrice lorsque les métaux sont à des températures différentes. Un thermocouple calibré avec une température de référence pour être utilisé avec une autre température de référence peut avoir des fils supplémentaires, avec les mêmes caractéristiques thermoélectriques, ajoutés au circuit et ne pas affecter la force électromotrice.