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Metal Nióbio

O metal nióbio se torna supercondutor quando a sua temperatura diminui a 9 K, porém seu comportamento supercondutivo cessa quando a densidade de fluxo magnético em sua superfície ultrapassa 0,12 T. Determine a corrente elétrica máxima que pode percorrer um fio retilíneo de nióbio de raio 0,05 mm, de forma a manter o seu comportamento supercondutivo

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Andre Smaira

Dado um fio retilíneo de um material qualquer percorrido por uma corrente \(I\)e imerso em um meio com permeabilidade magnética \(\mu\) a densidade de fluxo magnético na superfície do fio é dada por:


\[B = \dfrac{{\mu \cdot I}}{{2 \cdot \pi \cdot r}}\]

Do enunciado, temos que \(r = 0,05{\require{text}\text{ mm}}\)e considerando que o meio é o vácuo, temos \(\mu = 4\pi \cdot {10^{ - 7}}{\require{text}\text{ T}} \cdot {\require{text}\text{m/A}}\) Como o comportamento supercondutor do nióbio cessa quando a corrente produz uma densidade de fluxo magnético maior do que \({\require{text}\text{0}}{\require{text}\text{,12 T}}\) devemos ter \(B \leqslant 0,12{\require{text}\text{ T}}\) Logo, substituindo os valores dados na condição anterior:


\[\eqalign{ \dfrac{{4 \cdot \pi \cdot {{10}^{ - 7}} \cdot I}}{{2 \cdot \pi \cdot 0,05 \cdot {{10}^{ - 3}}}} \leqslant 0,12 \cr 4 \cdot \pi \cdot {10^{ - 7}} \cdot I \leqslant 1,2 \cdot {10^{ - 5}} \cdot \pi \cr I \leqslant \dfrac{{1,2 \cdot {{10}^{ - 5}} \cdot \pi }}{{4 \cdot \pi \cdot {{10}^{ - 7}}}} \cr I \leqslant 30{\require{text}\text{ A}} }\]

Portanto, a corrente elétrica máxima é \(\boxed{I = 30{\require{text}\text{ A}}}\)

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