将两块不同的金属（如铜和铁）靠在一起时，由于两金属中自由电子浓度的不同，使得电子从一金属向另一金属扩散转移，电子转移量与金属所处的温度有关。如果将两块金属处于同一温度，那么电子转移会达到一种平衡，这种平衡使得两金属的接触界面上产生一个电势差，称为接触电势。温度不同，接触电势也不同，根据接触电势的大小，可以测量触点所处的温度，这种装置称为热电偶。如果将两个类似于热电偶的金属接触面置于不同的温度下，并用导线将它们连接起来形成闭合回路，那么，在导线中将会产生不间断的电流，这就是最简单的温差发电。