Supercondutores

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA
FACULDADE DE ENGENHARIA ELETRÔNICA E TELECOMUNICAÇÕES

IGOR KERN BRITO DE FREITAS
IGOR NUNES GERVÁSIO
VINÍCIUS AUGUSTO ALVES ZANCHINI

DISCIPLINA DE C.T.M.:
Supercondutores

Patos de Minas
2011
Supercondutores

Introdução
Já sabemos que existem isolantes, condutores, e semicondutores, cada um deles com um comportamento diferente com relação àpassagem de corrente elétrica porem eles não são os únicos materiais que conduzem cargas elétricas, existem também os supercondutores.
Foram descobertos no ano de 1911 pelo físico holandês Heike Cammerlingh Onnes, e já premiou vários pesquisadores por novas descobertas na área, apesar de, ainda, não podermos usa-los no nosso dia a dia pode-se dizer que os supercondutores vieram pararevolucionar o mundo dos eletroeletrônicos e de transportes em geral.
História
O estudo da eletricidade mostra que a resistividade de um condutor é uma função da sua temperatura, então seria de se esperar que a resistividade diminuísse à medida que a temperatura no condutor aumentasse até que não houvesse resistência nenhuma no fio e ele se transformasse em um perfeito condutor. Sabendo disso, HeikeCammerlingh Onnes, físico holandês, iniciou suas experiências com baixas temperaturas, próximas do “zero absoluto”.
Onnes esperava três possíveis resultados devido às teorias da época:
Se a resistência fosse inteiramente devido à obstrução das trajetórias dos elétrons pelas vibrações térmicas, quando a temperatura se aproximasse de zero faria com cessasse a resistência.
As impurezas eimperfeiçoes da rede cristalina influenciariam na resistividade.
Haveria uma diminuição do número de elétrons de condução devido a algum mecanismo de condensação.
Para realizar os testes Onnes utilizou primeiramente a platina, mas não obteve muito sucesso. Em seu segundo experimento utilizou o mercúrio, que na época podia ser obtido com mais pureza que a platina.
Tanto na experiência com omercúrio como com a platina, Onnes refrigerou os metais com hélio líquido. No caso do mercúrio verificou que sua resistência elétrica tendia a zero quando sua temperatura era inferior a 4,2 °K(-268,95 °C) e concluiu que a resistividade, de fato, diminuía com a queda da temperatura. Entretanto, em vez de se aproximar gradativamente da resistividade zero, cada material tinha uma temperatura específicana qual a resistividade diminuía subitamente para zero. Essa temperatura é chamada temperatura crítica (Tc). Também percebeu que na presença de um determinado campo magnético, o material supercondutor voltava a seu estado normal. A partir daí determinou um campo magnético crítico Hc
Pares de Cooper e Teoria BCS
Após 46 anos, em 1957 um trio de pesquisadores formado por Jonh Bardeen, LeonCooper e Robert Schrieffer conseguiram uma explicação bem sucedida para o fenômeno de supercondutividade apresentando um modelo teórico que concordava muito bem com as observações experimentais nos supercondutores, essa teoria recebeu o nome de Teoria BCS em homenagem aos seus criadores.
Para compreendermos a teoria BCS temos, antes, que saber o que são os pares de cooper. Pares de coopersão elétrons que associam-se em pares enquanto se deslocam por um material, com a ajuda de “fônons”. Um fônon é uma quase partícula que provoca uma excitação mecânica que se propaga pela rede cristalina de um sólido. Essa modificação cria uma concentração de cargas positivas num local, atraindo outro elétron e formando os pares de cooper.
O fenômeno da supercondutividade começou realmente a serentendido em 1956, quando Leon Cooper teve a idéia de que os elétrons que transportam a corrente se associam em pares enquanto se deslocam pelo material. Um elétron normal que se desloca pela rede cristalina de um condutor vai se chocando com os átomos da rede, perdendo energia e aquecendo o material. Isso é chamado de "efeito Joule" e ocorre em todo condutor normal.
Cooper mostrou que...
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