Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
4 Universidade Federal do Pará Instituto de Tecnologia Faculdade de Engenharia Elétrica e Biomédica Materiais Elétricos I S U P E R C O N D U T O R E S Antônio Adrian Iviane Nascimento Hugo Santos Jéssica Sousa Klayton Marcondes Victor Parente Vinícius Portilho Sumário ● ● Introdução, Histórico e Classificação Propriedades Elementares – – – – – Resistência Zero e Pares de Cooper Transição de Fase Supercondutora Efeito Meissner Teoria BCS e Teoria Ginzburg-Landau Tunelamento de Josephson e Supercorrentes ● Aplicações e Conclusão Introdução ● ● ● ● ● ● 1911: Heike Kamerlingh Onnes 1933: Meissner e Ochsenfeld 1935: Fritz e Heinz London 1950: Landau e Ginzburg 1954: Dudley Allen Buck (Cryotron) 1957: Bardeen, Cooper e Schrieffer Prêmios Nobel em Supercondutores Prêmios Nobel relacionados à supercondutividade Ano Premiados Contribuição 1913 Heike K. Onnes Propriedades da matéria em baixas temperaturas, incluindo a descoberta da supercondutividade e a liquefação do hélio 1973 Jonh Bardeen,Leon Cooper, Robert Schrieffer Desenvolvimento da teoria microscópica da supercondutividade, hoje conhecida como Teoria BCS 1973 Brian Josephson Predição teórica do tunelamento dos pares de Cooper através de uma barreira isolante de supercondutores 1983 Karl Muller, Georg Bednorz Descoberta da supercondutividade a altas temperaturas num cuprato de lantânio e bário 2003 Vitaly Ginzburg, Alexei Abrikosov Desenvolvimento da Teoria Fenomenológica da supercondutividade e Descoberta dos supercondutores do tipo II Supercondução ● ● ● ● Caracterizado pela ocorrência do Efeito Meissner Repulsa a linhas de campos magnéticos externos Não é apenas uma condutibilidade perfeita Corrente elétrica em anéis super- condutores pode fluir por muito tempo Classificação de Supercondutores ● Resposta a campos magnéticos – Tipos I e II ● Teoria que o explica – Convencionais (BCS) ou não convencionais ● Temperatura crítica – Alta ou baixa temperatura ● Composição material Resistência Zero e Pares de Cooper ● ● ● ● ● Resistência de um Supercondutor Comportamento da corrente Pares de Cooper Superfluídos Supercondutores tipo II Transição de Fase Supercondutora ● ● ● ● Transição do estado da matéria Temperatura crítica característica Usualmente: 1~20 K Energia livre de Gibbs – – Energia interna disponível para trabalho Parte da entalpia que pode ser utilizada Transição de Fase Supercondutora ● ● ● ● Variação quadrática da energia de Gibbs na presença de campos magnéticos Energia livre em supercondução menor que em estado normal Transição de Fase: Mudanças bruscas Calor específico eletrônico – Transição de Fase Supercondutora ● Ehrenfest: Ordem da transição de fase - Calor latente em campos magnéticos externos Gap de energia Efeito Meissner ● ● ● ● ● Equações de London e Potencial Vetor Penetração do Campo Magnético d ⃗j dt = ns e Efeito Meissner Fenômeno da Levitação Equações de London ⁎ 2 E⃗ ∇× ⃗j +ns s μ0 e ⁎ 2 m⁎ m⁎ ⃗h=0 Teoria Ginzburg-Landau ● Densidade de superelétrons | Ψ| ²= ns Ψ=0, T>TC Ψ≠0 ,T<T C β 4f s(|Ψ|, T )=f n(T )+α(T )|Ψ|²+ 2 |Ψ | +γ|∇ Ψ|² Energia livre do estado supercondutor Energia livre do estado normal Teoria Ginzburg-Landau ● Campo crítico Teoria Ginzburg-Landau ● Comprimento de penetração ● λ= ⁎m ⁎ 2 |Ψ|²μ0 e ξ2 (T )= h Comprimento de coerência 2 2m|α| Teoria BCS ● Resumo das Propriedades do Estado Supercondutor – – – – – Resistividade zero Estrutura cristalina Calor específico eletrônico Ordem de longo alcance Efeito de isótopo Teoria BCS ● Interação elétron-rede Tunelamento Josephson ● ● Característica universal do estado supercondutor Relação de incerteza ● ΔN ΔΦ≤1 Supercorrente J=Jc sen(Φ1−Φ2) Supercondutividade em altas temperaturas Ano Temperatura Crítica 1986 -Teoria BCS 30 K 1987 –SC em um cuprato em estrutura de peroviskta baseado no lantânio ->ítrio 35 K -> 92 K 1993 - SC em cerâmica baseada emítrio, cobre, mercúrio, cálcio, bário e oxigênio 138 K 2008 -SC baseadas no ferro 26 K -> 55 K 2015 -SC baseado sulfato 200 K Aplicações Aplicações ● ● ● ● Magnetos Supercondutores Aparelhos eletrônicos Equipamentos de Imagem por ressonância magnética MagLev (Superdiamagnetismo)
Compartilhar