Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

Figura 21.18 - A dependência da resistividade elétrica em relação à temperatura para materiais
condutores normais e supercondutores na vizinhança de 0 K.
Em temperaturas inferiores à T C , o estado supercondutor cessará ao se aplicar um
suficientemente grande campo magnético, denominado campo crítico H C , que depende da
temperatura e decresce com o aumento da temperatura. O mesmo pode ser dito para a densidade
de corrente; isto é, existe uma densidade de corrente aplicada crítica J C abaixo da qual um material
é supercondutivo. A Figura 21.19 mostra esquematicamente o limite no espaço temperatura-campo
magnético-densidade de corrente separando os estados normal e supercondutor. A posição deste
limite dependerá, naturalmente, do material. Para valores de temperatura, campo magnético e
densidade de corrente situados entre a origem e este limite, o material será supercondutor; fora
deste contorno, a condução é normal.
21.19 - O contorno (limite) de temperatura crítica, densidade de corrente crítica e campo magnético
crítico separando estados supercondutor e condutor normal (esquemático).
O fenômeno da supercondutividade tem sido satisfatoriamente explicado por meio de uma
teoria bastante complicada. Em essência, o estado supercondutivo resulta de interações atrativas
entre pares de elétrons condutores; os movimentos destes elétrons emparelhados se tornam
coordenados de maneira que espalhamento por vibrações térmicas e átomos de impureza é
altamente ineficiente. Assim, a resistividade, sendo ela proporcional à incidência de espalhamento de
elétrons, é zero.
Com base na resposta magnética, materiais supercondutores podem ser divididos em 2
classificações designadas como tipo I e tipo II. Materiais do tipo I, enquanto estiverem no estado
supercondutor, são completamente diamagnéticos; isto é, todo o campo magnético aplicado será
excluído do corpo do material, um fenômeno conhecido como o efeito Meissner, que é ilustrado na
Figura 21.20. À medida em que H é aumentado , o material remanesce diamgnético até que o
campo magnético crítico H C seja atingido. Neste ponto, a condução se torna normal e ocorre a
completa penetração do fluxo magnético.Vários elementos metálicos incluindo alumínio, chumbo e
mercúrio pertencem a grupo do tipo I.
Figura 21.20 - Representação do efeito Meissner. (a) Enquanto estiver no estado supercondutor,
um corpo de material (círculo) exclui um campo magnético (setas) a partir do interior. (b)O campo
magnético penetra o mesmo corpo de material uma vez ele se torne normalmente condutor.
Supercondutores do tipo II são completamente diamagnéticos a baixos campos aplicados
e exclusão de campo é total. Entretanto, a transição a partir do estado supercondutor para o estado
normal é gradual e ocorre entre os campos crítico inferior e crítico superior, designados H C1 e H C2 ,
respectivamente. As linhas de fluxo magnético começam a penetrar no corpo do material em H C1 e
com o aumento do campo magnético, esta penetração continua; em H c2 a penetração de campo é