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O elemento termopar consiste em dois condutores metálicos, de naturezas distintas, na forma de metais puros ou de ligas homogêneas. Os fios são soldados em um extremo, ao qual se dá o nome de junta quente ou junta de medição. O aquecimento de dois metais diferentes com temperaturas diferentes em suas extremidades gera o aparecimento de uma F.E.M. (força eletromotriz, da ordem de mV). Este princípio conhecido como efeito Seebeck. A outra extremidade dos fios é levada ao instrumento de medição da F.E.M., fechando um circuito elétrico por onde flui a corrente. O ponto onde os fios que formam o termopar se conectam ao instrumento de medição é chamado de junta fria ou de referência.
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