Trabalho de fundamentos Supercondutividade

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SUPERCONDUTORES 
 
Douglas Lamas 
Lindomar Schvambach 
Naymary Kerllen Ribeiro Gonçalves 
Universidade Federal de Santa Catarina, Curso de Engenharia de Energia, Disciplina de Fundamentos de 
Materiais, Professora Marielli de Souza Schlickmann. 
 
Um século após a descoberta deste 
fascinante fenômeno, a supercondutividade 
continua sendo um campo de pesquisa atual e 
vem contribuindo de modo significativo para 
o desenvolvimento científico e tecnológico. 
Apesar de muitos desafios terem sido 
superados ao longo destes anos, dois 
permanecem notavelmente destacados: a) o 
desenvolvimento de uma teoria microscópica 
que seja capaz de explicar à 
supercondutividade em qualquer intervalo de 
temperatura e b) a obtenção de um material 
que seja supercondutor a temperatura 
ambiente ou em temperatura maior que a 
ambiente. Depois de 5 prêmios Nobel em 
Física terem sido concedidos a pesquisadores 
desta área, é possível conjeturar que mais 
serão entregues aos que superarem os 
desafios destacados acima. Apresentamos 
uma sucinta discussão concernente aos 
principais acontecimentos relacionados à 
supercondutividade: sua descoberta, os 
materiais, as teorias propostas, os 
protagonistas e os avanços tecnológicos. 
Destacamos a explicação de propriedades 
elétricas que podem simplificar o 
entendimento do supercondutor, como por 
exemplo, a resistência elétrica, efeito joule, e 
efeito Meissner. Junto com uma breve 
explicação sobre a diferença dos elétrons no 
estado normal e no estado do supercondutor, 
assim como, as vibrações na rede, que podem 
causar que a temperatura do supercondutor 
mude constantemente. Ainda, há uma 
explicação sobre a teoria BCS que pode se 
dizer como a teoria dos supercondutores de 
baixa temperatura crítica, assim como sua 
falta de explicação em algumas ligas como os 
cupratos que tem uma temperatura crítica 
maior que a teoria diz que existia. Por 
conseguinte, uma breve explicação sobre os 
tipos de supercondutores, tipos (1,2), e 
demonstrações e explicações sobre diversos 
componentes feitos a partir dos 
supercondutores, como por exemplo, trens a 
base de levitação magnética. 
Palavras Chaves: Supercondutividade, elétrons, condutor, resistência, supercondutores, 
aplicações, efeito Joule, efeito Meissner. 
1. Introdução 
Um material livre de resistência 
elétrica e eletromagnética poderia ser o sonho 
de qualquer engenheiro, seja de projetos de 
grandes dimensões ou de projetistas de 
pequenas placas de circuitos e componentes 
eletrônicos. Quem trabalha na área sabe 
muito bem dos empecilhos causados por estes 
problemas. Perda de eficiência, rendimento, 
desgastes prematuros dos componentes, 
lentidão e ociosidade no sistema são alguns 
exemplos do transtorno que tal fator pode 
causar. 
Este artigo aborda um tema que pode 
acabar de vez com estes problemas, a 
supercondutividade. Um estado que as 
matérias, já conhecidas e enquadradas na 
tabela periódica, podem assumir quando 
submetidas a uma determinada condição de 
resfriamento. A seguir será possível entender 
melhor, quando fora descoberto esse 
fenômeno, quem o descobriu, o contesto 
histórico, bem como quais os métodos 
utilizados para que se alcance este estado da 
matéria, além de suas principais aplicações 
atualmente. 
2. Descoberta 
O fenômeno da supercondutividade 
fora descoberto em 1911, em Leiden, na 
Holanda, pelo físico 
holandês Heike Kamerlimgh-Onnes, quando 
observou que a resistência elétrica do 
mercúrio desaparecia ao ser resfriado a 4K, o 
que corresponde a – 269,15 °C, dessa forma, 
ele acabava de tornar o mercúrio um material 
supercondutor. [1] 
No Brasil as pesquisas sobre o tema 
iniciaram bem mais tarde, segundo uma 
pesquisa do Prof. Oscar F. de Lima, o 
primeiro trabalho científico original em 
supercondutividade publicado por um 
brasileiro data de 1957. Tratava-se de uma 
pesquisa teórica sobre o calor específico dos 
supercondutores por Newton Bernardes, 
ligado ao ITA de São José dos Campos, São 
Paulo. O artigo fora publicado na então 
reconhecida revista Physical Review. 
Bernardes realizava estudos de pós-
graduação na universidade de Illinois, nos 
EUA, e trabalhava sob a orientação de John 
Bardeen. Mais tarde um pouco, na década de 
60, destacou-se o trabalho de Eugênio Lerner, 
que obteve seu Ph.D. nos EUA realizando 
pesquisas experimentais em 
supercondutores. No início da década de 70 
Eugênio fundou o Laboratório de Baixas 
Temperaturas no Instituto de Física da 
Universidade Federal do Rio de Janeiro, 
também nesse período grupos de pesquisa 
sobre o tema foram formados nos Institutos 
de Física da Unicamp e da USP. 
A contribuição brasileira inicial ao 
tema foi bastante tímida, porém com a 
descoberta da supercondutividade de alta 
temperatura crítica, em meados da década de 
80, entusiasmando assim a formação de 
muitos grupos de pesquisas em diversas 
instituições de pesquisas do país. Desse modo 
aumentando a contribuição brasileira na área 
e conquistando respeitabilidade internacional 
no que diz respeito a supercondutividade. [2]. 
3. Conceito de supercondutividade 
Materiais que não expõem resistência 
elétrica alguma são o sonho de qualquer 
projetista de instalações elétricas ou 
dispositivos e circuitos eletrônicos. Sem 
resistência, a corrente pode fluir sem gerar 
calor ou dissipar energia e com isso 
problemas que hoje afligem qualquer 
projetista de chips ou de circuitos deixam de 
existir. O "milagre" da ausência da 
resistência elétrica existe e chama-se 
supercondutividade. Materiais que perdem a 
resistência estão sendo pesquisados e podem 
revolucionar a ciência eletrônica nos 
próximos anos. 
A resistência elétrica é definida como 
a capacidade que um corpo tem de opor-se à 
passagem da corrente elétrica. A unidade de 
medida da resistência no Sistema 
Internacional (SI) é o Ohm (Ω), em 
homenagem ao físico alemão George Simon 
Ohm, e representa a razão volt/Ampére. 
Quando um condutor é submetido a 
uma diferença de potencial, (DDP) ele passa 
a ser percorrido por uma corrente elétrica, 
que é constituída pelo fluxo de elétrons livres 
no interior do condutor. Quando esses 
elétrons livres entram em movimento, 
começam a colidir entre si e com os átomos 
do condutor. Quanto maior o número de 
colisões, maior a dificuldade encontrada pela 
corrente elétrica em passar o condutor. Essa 
dificuldade de movimento das cargas é que 
caracteriza a resistência elétrica. 
A resistência elétrica varia conforme 
o comprimento, a largura e a natureza do 
material do condutor, além da temperatura a 
que ele é submetido. Todos esses fatores são 
relacionados por uma equação conhecida 
como Segunda Lei de Ohm: 𝑹 =
𝝆𝒍
𝑨
 . 
Sendo que: 
R – é a resistência elétrica do material; 
ρ – é a resistividade e possui valores 
diferentes para cada tipo de material; 
l – é o comprimento do condutor; 
A – é área de seção transversal do condutor. 
De acordo com a equação, vemos que 
a resistência é diretamente proporcional ao 
comprimento l do condutor, ou seja, quanto 
maior o comprimento, maior será a 
resistência. Ela também é inversamente 
proporcional à área do condutor, sendo que, 
quanto maior a área, maior é a facilidade para 
a passagem dos elétrons e, portanto, menor a 
resistência do material. 
A resistência elétrica também pode 
sofrer variação conforme a variação da tensão 
e da corrente elétrica de um condutor. Isso 
ocorre porque, quanto maior a intensidade da 
corrente elétrica (i),menor a dificuldade que 
os portadores de carga enfrentam para se 
movimentar, ou seja, menor a resistência. A 
diferença de potencial V entre as 
extremidades de um condutor é proporcional 
à corrente que o atravessa. A resistência é a 
constante de proporcionalidade entre eles e 
pode ser definida a partir da Primeira Lei de 
Ohm como: 𝑹 =
𝑽
𝒊
 . 
Essa Lei só é válida para materiais 
que possuem resistência elétrica constante, 
conhecidos como resistores ôhmicos. 
Com tudo, essa resistência de 
determinados materiais pode ser alterada 
através da descoberta de Heike, sendo que ao 
resfriarmos o material desejado, a 
temperaturas muito baixas, essa resistência 
pode desaparecer. Fazendo desse modo com 
que o material se torne um supercondutor. 
Evitando assim as percas de energia pelo 
chamado efeito joule. [5]. 
 
3.2 Efeito Joule 
Vários aparelhos da nossa casa têm 
seu funcionamento baseado no uso de 
resistência elétrica por meio de pequenos 
dispositivos chamados resistores, que têm 
como função transformar energia elétrica em 
energia térmica. Alguns exemplos de 
aparelhos domésticos que utilizam os 
resistores são o chuveiro, o ferro de passar, o 
secador de cabelo, forno elétrico, 
churrasqueira elétrica, entre outros. 
Já vimos que a resistência elétrica está 
relacionada com o choque entre os átomos e 
elétrons em movimento no interior dos 
condutores. Esse choque provoca o aumento 
da temperatura no condutor, caracterizando 
um fenômeno chamado efeito Joule, que 
serve como base para o funcionamento dos 
resistores. No entanto esse efeito é observado 
em qualquer circuito elétrico que contenha o 
movimento de elétrons, corrente elétrica, 
tendo em vista que este efeito dentro de um 
circuito gera perdas de energia, com a 
possibilidade de eliminá-la, infinitas 
possibilidades de aplicação para este material 
surgem, como a redução significativa na 
secção dos condutores, maior aproveitamento 
de energia dos sistemas de geração, entre 
outras aplicações que serão explanadas com 
maiores detalhes mais afrente. [5]. 
 
3.3 Efeito Meissner 
Junto com a perca da resistência os 
materiais que atingem o estado de 
supercondutor, estes materiais ganham uma 
vantagem no que diz respeito às suas 
propriedades magnéticas. Uma vez aferida o 
campo magnético em seus núcleos, observa 
se que estes são nulos. Este fato foi 
descoberto em 1933, pelos alemães Karl 
Walther Meissner e Robert Ochsenfeld. 
Após a descoberta do efeito Meissner, 
ficou claro que as propriedades magnéticas 
de um supercondutor não podiam ser 
compreendidas pela hipótese de um condutor 
normal com resistividade zero. A 
supercondutividade passou a ser interpretada 
como um novo estado da matéria, o estado 
supercondutor.
Daí surgem os “estados normais” e o “estado 
de supercondutividade”. Em um condutor 
perfeito o fluxo magnético é constante, 
porém em um supercondutor seu núcleo 
magnético é nulo. O que faz com que ele 
expila todo e qualquer campo magnético 
externo. Este princípio hoje é utilizado nos 
trens de levitação magnética, em vario locais 
do mundo, incluindo o Brasil. [2]. 
 
4. Teoria da Supercondutividade 
4.1 Interação atrativa entre elétrons 
No estado normal de um sistema 
metálico elétrons comportam de forma 
independente. Os elétrons de valência são 
livres para se propagar no volume metálico e 
podem interagir com o potencial cristalino 
periódico na rede cristalina como na figura 
abaixo: 
 
Figura 1- Potencial cristalino periódico e a interação 
eletrostática. 
Este modelo incorpora a teoria 
quântica, o princípio da exclusão de pauli, 
que garante que a distribuição de partículas 
será de tal forma que cada estado quântico do 
sistema seja ocupado por um único elétron, 
como na figura abaixo: 
 
 Figura 2 - Camadas eletrônicas. 
No sistema elétrico, há ocorrência de 
forças internas onde, gera reflexão à 
periodicidade do arranjo cristalino através de 
colisões, e forças externas são geradas por 
campos eletromagnéticos ou por gradientes 
térmicos, caso haja campos eletromagnéticos 
gera a corrente elétrica, que dissipam através 
de colisões e imperfeições da rede. [4]. 
 
4.2 Resistividade elétrica dos metais 
A condução elétrica os metais 
obedecem à lei de ohm. Nessa lei se há um 
campo elétrico aplicado a um metal, surgira, 
como resposta, uma corrente elétrica fluindo 
através dos materiais. 
As redes cristalinas não são regulares, 
os elétrons mais energéticos colidem 
incessantemente com as imperfeiçoes dos 
cristais ao serem submetidos ao um campo 
comportam-se como se tivesse uma 
velocidade à deriva e constante, essa é a 
origem da corrente elétrica, como na figura 
abaixo:
 
Figura 3 - Propagação de um elétron de condução na 
presença de um campo elétrico. 
A condutividade elétrica se pode ser 
representada pela formula: σ =
𝑛𝑒²𝜏
𝑚𝑒
. 
No tempo de relaxamento, o elétron 
adquire energia do campo, então coma maior 
quantidade de tempo de relaxamento, maior a 
condutividade do metal e menor sua 
resistência elétrica. 
Os elétrons adquirem energia de 
campo na fase de relaxamento levando os 
elétrons a colidir com a imperfeiçoes na rede 
cristalina. Estas imperfeiçoes podem ser 
estáticas ou dinâmicas. Imperfeiçoes 
estáticas são defeitos na geometria da rede e 
dependem da pureza e da qualidade cristalina 
do condutor. Imperfeiçoes dinâmicas 
resultam das vibrações das redes cristalinas. 
As colisões dos elétrons com as vibrações da 
rede originam a contribuição ao tempo de 
relaxação que é dependente da temperatura. 
[4]. 
 
4.3 Interação atrativa entre elétrons e 
pares de cooper. 
O par de cooper é formado por 
elétrons com momentos lineares iguais em 
módulo, porém sentido opostos. Os spins 
pareados também são opostos. 
 
 
 Figura 4 - Elétrons com Spins opostos. 
 
Nesses, os elétrons não podem ser 
tratados como estado independente. Os 
elétrons mais energéticos da distribuição 
eletrônica do sistema metálico atraem-se 
mutuamente e organizam-se em pares de 
partículas, denominado par de cooper, 
normalmente, no inteiro do cristal metálico 
através de deformações da rede cristalina. 
Ocorrendo em condições de baixa desordem 
térmica em que as vibrações atômicas são 
minimizadas. 
 
 
 Figura 5 - Pares de Cooper. 
 
As vibrações atômicas na rede 
cristalina é um processo quântico 
denominado de interação de elétrons fônons 
(oscilações elementares que correspondem a 
quantia de vibrações na rede). [4]. 
4.4 Interação elétron-fônon 
As excitações denominadas fônons 
comportam-se como partículas cujo número 
não são fixos. Ademais pode se ter um 
número arbitrário de fônons no estado 
quântico não seguindo o princípio de 
exclusão de pauli assim sobre determinadas 
condições dois elétrons podem interagir por 
meio da troca de um fônon virtual, mesmo 
com a ocorrência da resistência elétrica. [4]. 
 
 Figura 6 - A interação dos elétrons se dá pelo fônon. 
 
4.5 Estado de Isótopo 
A importância da deformação 
dinâmica da rede cristalina na formação de 
par de cooper. Segundo esse efeito, a 
temperatura crítica dos supercondutores 
depende das massas dos átomos componentes 
do material, 𝑇𝑐 = 𝐴𝑀
−𝛼. [4]. 
 
4.6 A correlação entre pares de cooper e a 
teoria BCS 
A ideia central dessa teoria é a 
formação de pares de elétrons, os pares de 
Cooper. Como vimos à associação de 
elétrons, apesar da repulsão elétrica entre 
eles,são possibilitados por vibrações da rede, 
os "fônons". 
A teoria BCS, analisando 
detalhadamente o acoplamento entre elétrons 
e fônons, mostra que os elétrons dos pares de 
Cooper têm energia ligeiramente inferior à 
energia dos elétrons individuais não 
pareados. Em termos técnicos, diz-se que 
existe um "gap" de energia separando os 
elétrons emparelhados dos elétrons normais, 
Quando um elétron, em um condutor normal, 
interage com os átomos da rede, dá-se uma 
troca de energia, como costuma acontecer em 
toda interação. Na interação, o elétron pode 
transferir energia para os átomos, como uma 
bola de sinuca se chocando com outra, e, no 
processo, os átomos são "excitados". Isto é, a 
energia da interação gera uma vibração nos 
átomos da rede. Isso provoca o aquecimento 
do material, resultando em uma resistência ao 
deslocamento dos elétrons livres. No entanto, 
se dois elétrons já estiverem ligados em um 
par de Cooper, essa interação com outros 
átomos da rede só será possível se a energia 
trocada for maior que a energia do "gap". 
Quando a temperatura é alta, há muita 
disponibilidade de energia térmica para isso, 
e os pares de Cooper nem conseguem se 
formar, ou, quando se formam, são logo 
aniquilados
No entanto, baixando-se a 
temperatura, pode-se chegar a um valor no 
qual a energia disponível para trocas térmicas 
é menor que a energia do "gap". Quando isso 
acontece, alguns pares de Cooper não são 
aniquilados pela agitação térmica. [6]. 
 
4.7 Teoria dos Cupratos Supercondutores 
de Alta Temperatura Crítica 
Complexidade dos cupratos 
supercondutores tem dificultado o 
desenvolvimento de uma teoria microscópica 
suficiente abrangente que seja capaz tanto de 
descrever o estado normal quanto o estado 
supercondutor desses sistemas, a teoria do 
gás de elétrons não consegue explicar muitas 
propriedades dos cupratos supercondutores, 
como, por exemplo, a forte anisotropia 
planar, pois cupratos tem estrutura cristalina 
complexa, e outra questão é a forte interação 
mutua entre os elétrons moveis dos planos 
Cu-O2. [4]. 
 
4.8 Tipos de Supercondutores 
Os supercondutores do tipo I 
“macios” são materiais constituídos de um 
único elemento: Hg, Al, Pb, etc. 
Elementos compostos são 
denominados supercondutores do tipo II 
“duros”: LaBaCuO, TIBaCuO, etc. 
Tipo I – Englobam a quase totalidade 
dos metais. Apresentam temperaturas críticas 
extremamente baixas. Entram no estado 
supercondutor abruptamente. Expelem o 
campo magnético aplicado, (efeito 
Meissner). 
Tipo II – Formados por ligas 
metálicas e outros compostos e pelos metais 
puros, Vanádio (V), Tecnécio (Tc) e Nióbio 
(Nb). Apresentam temperaturas críticas mais 
elevadas. Entram no estado supercondutor 
gradativamente. Permitem a penetração de 
parte do campo magnético. [4]. 
 
5. Aplicações 
As aplicações da supercondutividade 
podem ser divididas em dois tipos, conforme 
o tamanho do dispositivo. As aplicações em 
grande escala consistem em fios, magnetos, 
motores, reservatórios de energia e outros. As 
aplicações em pequena escala dizem respeito 
a componentes eletrônicos, ativos e passivos, 
que desempenham variadas funções como 
detectores, geradores de micro-ondas, filtros, 
antenas entre outros. 
Do ponto de vista das propriedades 
supercondutoras, os três parâmetros mais 
importantes são a temperatura crítica 𝑇𝐶, a 
indução magnética superior 𝐵𝐶2 e a 
densidade de corrente crítica 𝑗𝑐. Em geral, os 
supercondutores usados tecnologicamente 
procuram-se maximizar estes parâmetros. 
[4]. 
 
 
5.1 Fios supercondutores 
A descoberta das ligas e compostos de 
Nióbio, na década de 60, abriu caminho para 
a confecção de fios supercondutores com uso 
prático. Estes materiais apresentam elevados 
𝐵𝐶2 e fortes forças de aprisionamento de 
vórtices, o que assegura grandes valores de 
densidade de corrente crítica. 
 Considerando a liga de Nb-Ti, que 
possui temperatura crítica 𝑇𝐶 ≅ 10𝐾 e 
indução magnética superior 𝐵𝐶2 ≅ 14 𝑇, o 
processo de fabricação de fios é facilitado 
pela ductilidade do material. A estabilidade 
do fio é grandemente aumentada se este for 
confeccionado de forma multifilamentar, 
onde filamentos de Nb-Ti são imersos numa 
matriz de cobre, conforme a figura 7. O 
diâmetro dos fios multifilamentar podem 
variar de 1mm a 2mm, podendo conter de 1 a 
100.000 filamentos e estes filamentos têm 
diâmetro da ordem de micrômetros. Certos 
fios podem transportar correntes de até 1.000 
Amperes. 
 
 Figura 7 – Foto de condutor multifilamentar. 
Uma das aplicações teoricamente 
mais diretas e simples de fios 
supercondutores é no transporte de energia 
elétrica do ponto onde esta é gerada até os 
centros consumidores. Em geral, a 
transmissão de energia com condutores 
normais gera perdas consideráveis, assim, os 
fios supercondutores simplificam as redes de 
transmissão produzindo diminuições 
notáveis nas perdas. A dificuldade no 
emprego da tecnologia supercondutora reside 
no custo e na complexidade das técnicas de 
resfriamento dos fios a baixas temperaturas. 
Porém, linhas de transmissão de curta 
extensão já vêm sendo operadas 
experimentalmente em alguns países. 
 
5. 2 Solenoide Supercondutor 
Fios supercondutores enrolados na forma 
de solenoides geram campos magnéticos 
elevados. Pequenos eletroímãs 
supercondutores, capazes de produzir 
campos magnéticos cuja magnitude pode 
alcançar mais de 20 T, são usados em 
laboratórios e disponíveis comercialmente há 
anos. O esquema na figura 8 é um solenoide 
supercondutor imerso em hélio líquido. 
 
 
Figura 8 - Solenoide supercondutor imerso em He líquido.
Os eletroímãs supercondutores mais 
populares são aqueles usados nos sistemas de 
imagem por ressonância nuclear magnética 
(RNM). Campos magnéticos com valores 
entre 0,5 e 2 T são empregados nesta técnica. 
 
5.2 Levitação Magnética 
Uma das mais charmosas aplicações da 
supercondutividade são os veículos levitados 
magneticamente. Um exemplo conhecido é o 
trem MAGLEV (Magnetic levitation) que 
opera há alguns anos no Japão. 
O princípio de operação do MAGLEV é 
baseado na repulsão entre solenoides 
supercondutores, localizados dentro do trem, 
e campos magnéticos gerados por correntes 
de Foucault induzidas no trilho, que é 
constituído de metal normal. O movimento 
do trem produz um fluxo magnético variável 
sobre o trilho, induzindo as correntes de 
Foucault. Eletroímãs supercondutores 
também são usados no sistema de guia, 
estabilidade e propulsão do trem. A levitação 
eletrodinâmica produzida pelos solenoides 
supercondutores elimina o atrito das rodas do 
trem com os trilhos, que é o principal fator 
limitante de velocidade. Assim, um trem 
MAGLEV pode alcançar velocidades 
superiores a 500km/h. [4]. Na figura 9 a 
seguir pode – se observar com maiores 
detalhes o esquema de um trem de levitação 
magnética, que utiliza o principio de 
Meissner para sua operação. 
 
 
Figura 9 - Esquema de funcionamento de um trem Maglev. 
No Brasil, temos O Maglev Cobra que 
é um veículo de levitação magnética em 
desenvolvimento no Laboratório de 
Aplicações de Supercondutores - LASUP, 
em parceria com outras instituições. Visando 
revolucionar o transporte coletivo com alta 
tecnologia, energia eficiente, não poluente e 
de custo acessível para os grandes centros 
urbanos. [2]. 
 
5.3 Aplicações em pequena escala 
O dispositivo SQUID (Superconducting 
Quantum InterferenceDevice) é formado 
basicamente por um pequeno anel 
supercondutor contendo uma ou duas junções 
de Josephson, formada por dois eletrodos 
supercondutores separados por uma fina 
camada de material isolante onde pares de 
Cooper podem passar por tunelamento de um 
supercondutor para o outro, ligado a um 
circuito elétrico. Se o anel supercondutor 
tiver 1cm2 de área, terá uma densidade de 
fluxo magnético correspondente a 2,0x10-10 
T, aproximadamente. Esta magnitude é 5 
ordens de grandeza menor que a do campo 
magnético terrestre. [4]. Assim, os SQUIDS 
são usados em magnetômetros muito 
sensíveis, empregados em laboratórios de 
pesquisa, em equipamentos de prospecção 
geológica, em metrologia e em equipamentos 
para diagnóstico médico.
A técnica médica mais disseminada que 
usa SQUID é a magnetoencelografia 
mostrada na figura 10, que detecta os fracos 
campos magnéticos gerados por correntes 
elétricas produzidas em eventos no cérebro. 
[4]. Atividades patológicas do coração 
também podem ser detectadas através de 
equipamentos cardiomagnéticos, equipados 
com sensores SQUID. 
 
 
 Figura 10 - Esquema do SQUID. 
 
5.5 Componentes para micro-ondas 
O princípio básico de funcionamento 
de detectores e geradores de micro-ondas 
capazes de operar em largos intervalos de 
frequências está no fator de conversão de 484 
MHz/ microvolt, característico das junções 
de Josephson. [4]. 
 Por outro lado, como a resistência 
superficial de supercondutores submetidos a 
correntes alternadas de grande frequência é 
muito menor que nos melhores condutores 
normais, filmes finos supercondutores são 
usados em componentes passivos para micro-
ondas, tais como ressonadores, filtros, 
antenas, conformadores de pulso, entre 
outros. 
 
 
 Figura 11 - Antena dipolar para microondas. 
 
 
Figura 12 - Esquema de filmes finos supercondutores. 
 
 
13 
 
Conclusões 
A supercondutividade tem fascinado 
gerações de cientistas e engenheiros. A 
manifestação de efeitos eletromagnéticos e 
quânticos em escala macroscópica, que está 
na essência do fenômeno, tem desafiado ao 
longo de décadas a imaginação e 
engenhosidade dos especialistas na área, 
muito dos quais contribuíram com grandes 
avanços, rendendo prêmios Nobel de Física. 
Após mais de cem anos da descoberta da 
supercondutividade, a área continua ativa e 
espera por superação. Dentre eles estão à 
descoberta e caracterização de novos 
materiais de alta temperatura crítica e a 
proposição de teorias que descrevam 
adequadamente o estado supercondutor que 
nele se estabelece. Portanto, esperamos que o 
Brasil tenha um papel ativo nesses novos 
desafios da supercondutividade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14 
 
Referências 
[1] BRAGA, Newton C. Supercondutores. Disponível em: 
<http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/1077-art157>. Acesso em: 12 jun. 
2018. 
[2] COSTA, Marconi B.s.; PAVÃO, Antonio C. Supercondutividade: um século de desafios e 
superação. 
[3] COSTA, Cristiano Monteiro da; SANTOS, Wilma Machado Soares; LUIZA, Adir 
Moysés. SUPERCONDUTORES: APLICAÇÕES DAS JUNÇÕES JOSEPHSON NA 
ELETRÔNICA: IX encontro nacional de pesquisa em ensino de física. Rio de Janeiro: Instituto 
de Física, 2004. 
[4] OSTERMANN, Fernanda; PUREUR, Paulo. Temas atuais de física: Supercondutividade. 
São Paulo: Livraria da Física, 2005. 
[5] TEIXEIRA, Mariane Mendes. "O que é resistência elétrica?"; Brasil Escola. Disponível 
em <https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-resistencia-eletrica.htm>. Acesso em 
12 de junho de 2018. 
[6] BASSALO, Prof. J. M. SEARA DA CIÊNCIA: A SUPERCONDUTIVIDADE. Disponível 
em: <http://www.seara.ufc.br/especiais/fisica/supercondutividade/supercondutividade4.htm>. 
Acesso em: 10 jun. 2018. 
 
Referências das figuras 
[1] Figuras 1, 2, 3, 4; OSTERMANN, Fernanda; PUREUR, Paulo. Temas atuais de 
física: Supercondutividade. São Paulo: Livraria da Física, 2005. 
[2] Figura 5; COSTA, Marconi B.s.; PAVÃO, Antonio C. Supercondutividade: um século de 
desafios e superação. Disponível em: 
<http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172012000200017>. Acesso 
em: 12 jun. 2018. 
[3] Figura 10; Rose-Innes e Rhoderick, 1988. 
[4] Figura 7; TIRELLI, Marcelo A.; BORMIO-NUNES, Cristina. Fios Supercondutores de Nb-
Ti com centro de aprisionamento artificial de Cobre: Obtenção e Caracterização 
microestrutural. Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 14., 2000. São 
Pedro, Sp, p. 19901-19911. set. 2000. 
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[5] Figura 8; BOLDT, Dr. Klaus. Espectrômetro. Disponível em: 
<https://www.chemie.unihamburg.de/nmr/insensitive/tutorial/en.lproj/spectrometer.html>. 
Acesso em: 12 jun. 2018. 
[6] Figura 9; COYNE, Kristen. Supercondutividade. Disponível em: 
<https://nationalmaglab.org/education/tutorials/magnetacademy/superconductivity101/maglev.ht
ml>. Acesso em: 12 jun. 2018. 
[7] Figura 10; ARIAS, Arnaldo González. Biomagnetismo cerebral. Disponível em: 
<http://www.geocities.ws/cytparatodos/vidaytierra/biomagnet-cerebral/index.htm>. Acesso em: 
12 jun. 2018. 
[8] Figura 11; DAHM, Prof. Dr. Thomas. Ressonadores de microondas 
supercondutores. Disponível em: <https://www.physik.uni-bielefeld.de/~dahm/project6.html>. 
Acesso em: 12 jun. 2018. 
[9] Figura 12; HOSTPLAN. Regra de Hund. Disponível em: 
<http://www.hostplan.com.br/servicos/componentes/quimica/estudo-eletrosfera.htm>. Acesso 
em: 12 jun. 2018.