Todos los materiales experimentan cambios en sus propiedades físicas cuando su temperatura varía. Una de las propiedades más relevantes en ingeniería eléctrica es la resistividad, que cuantifica la oposición intrínseca de un material al paso de la corriente eléctrica.
La variación de la resistencia con la temperatura se expresa habitualmente mediante la relación lineal:
donde R₀ es la resistencia a la temperatura de referencia T₀, y α es el coeficiente de temperatura del material (en °C⁻¹).
Al aumentar la temperatura, los átomos de la red cristalina vibran con mayor amplitud, lo que incrementa la probabilidad de colisiones con los electrones de conducción. Este fenómeno eleva la resistividad y, en consecuencia, la resistencia del componente.
El coeficiente alpha puede ser positivo (metales) o negativo (semiconductores), lo que determina el comportamiento del material frente a los cambios térmicos.
Las siguientes gráficas ilustran de forma visual el comportamiento de la resistencia y la resistividad en función de la temperatura para distintos materiales. Obsérvese la diferencia de tendencia entre el termistor semiconductor y los metales de uso industrial.
La resistencia del termistor decrece de forma exponencial al aumentar la temperatura. Esta alta sensibilidad lo hace ideal para medir variaciones térmicas pequeñas.
Los metales muestran un incremento aproximadamente lineal de la resistividad con la temperatura. El hierro (Fe) presenta la mayor variación, mientras que la plata (Ag) y el cobre (Cu) son los más estables.
Las galgas extensiométricas (también llamadas galgas) son elementos resistivos fabricados principalmente con una aleación de cobre y níquel (Cu₅₅Ni₄₅), conocida comercialmente como constantán.
Esta composición específica fue elegida por sus extraordinarias propiedades: ofrece una resistividad prácticamente constante en un amplio rango de temperaturas, lo que minimiza los errores de medida debidos a variaciones térmicas del entorno.
El elemento sensible tiene forma de serpentín (rejilla metálica meandriforme) montado sobre un soporte flexible. Al aplicar una fuerza, el serpentín se deforma y su resistencia varía de forma proporcional.
Al ejercer una presión o fuerza sobre el elemento al que está adherida la galga, el serpentín resistivo sufre una deformación (elongación o compresión). Esta deformación provoca un cambio en la resistencia eléctrica del sensor, proporcional a la tensión mecánica aplicada.
Midiendo con precisión esta variación de resistencia —habitualmente mediante un puente de Wheatstone— es posible determinar el valor de la fuerza o presión que ha actuado sobre el elemento.
Existen varias formas de orientar y ubicar una galga sobre la pieza a ensayar: en dirección longitudinal, transversal o en roseta (varias galgas a diferentes ángulos), según la información mecánica que se desee obtener.
Material didáctico para el estudio de los principios fundamentales de la electricidad y los circuitos eléctricos.