UNIVERSIDADE CATÓLICA DE BRASÍLIA
CURSO DE FÍSICA
LABORATÓRIO DE FÍSICA MODERNA
S UPERCONDUTIVIDADE
ATENÇÂO:
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Não toque no nitrogênio líquido, evite QUEIMADURAS. Não confine o líquido, pode explodir.
Use óculos, luvas e jaleco ao retirar do tambor ( técnico realizará esta tarefa). Cuidado com
fervuras vigorosas.
Pastilhas supercondutoras: utilizar luvas. Lave as mãos com sabão após manipulação.
OBJETIVO
Observar a supercondutividade de material cerâmico a baixas temperaturas. (Nitrogênio Líquido –
73K) através do efeito Meissner.
Observar a mudança abrupta da condutividade de um anel de alumínio quando submetido a baixas
temperaturas.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Fazer a leitura das seguintes seções do livro Física, vol. 2 – Tipler: 27.4-27-5 e 30.9.
Revista Brasileira de Ensino de Física, vol.20, 03, set 1998.
Revista Brasileira de Ensino de Física, vol.23, 04, dez 2001.
MATERIAL NECESSÁRIO
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Pastilha de cerâmica supercondutora, imã pequeno e suporte de isopor.
Bobina de 500 espiras com núcleo de ferro em U e anel de alumínio.
Fios de conexão e chave tipo campainha.
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Nitrogênio líquido.
Luvas, óculos proteção.
PROCEDIMENTO
1. Encaixar a bobina sobre o núcleo em U. Conectar a bobina em série com a tomada 220V e com a
chave campainha. ATENÇÂO: não toque nos terminais-220V.
2. Coloque o anel de alumínio sobre a bobina, centralizado com o núcleo de ferro e toque a chave
campainha. Descreva o observado. Anote a altura atingida pelo anel. Veja figura abaixo:
Figura 1
Física Moderna
SUPERCONDUTIVIDADE
1
3. Segure o anel de alumínio com a mão a meia altura no núcleo de ferro conforme figura abaixo (lado
oposto ao da bobina), ligue a chave por alguns segundos. Descreva o observado.
Figura 2
4. CUIDADO PARA O ANEL NÂO ATINGIR SEU ROSTO. Com o auxílio de um alicate coloque
o anel de alumínio no recipiente de nitrogênio líquido por alguns minutos e em seguida coloque
rapidamente sobre a bobina (como na figura 1) e toque a chave campainha. Descreva o observado.
Observe a altura atingida pelo anel e compare com o caso anterior.
5. Com o auxílio de um alicate coloque novamente o anel de alumínio no recipiente de nitrogênio
líquido por alguns segundos, em seguida segure o anel de alumínio com o alicate a meia altura no
núcleo de ferro (como na figura 2) e ligue a chave por alguns segundos. Descreva o observado.
6. Segure a pastilha com a luva. Veja Instruções na Caixa. Coloque a pastilha de cerâmica sobre o
suporte de isopor. Cuidadosamente, coloque nitrogênio líquido no recipiente do suporte e em seguida
coloque o pequeno imã sobre a cerâmica. Descreva o observado.
TAREFAS
1. Justifique o observado em cada um dos itens acima.
2. Será que a altura atingida pelo anel é proporcional a condutividade do alumínio? Compare a razão
das alturas observadas no experimento com os dados abaixo. Se o anel fosse de cobre e com a
mesma massa e diâmetro do anel de alumínio, qual atingiria maior altura.
Resistividade do alumínio:
0,3µΩ cm a 77K (ponto de ebulição do nitrogênio a 1,0 atm), 2.45µΩ cm a 273K e 3,55 a 373K.
Resistividade do cobre:
0,2µΩ cm a 77K (ponto de ebulição do nitrogênio a 1,0 atm), 1,56µΩ cm a 273K e 3,24 a 373K.
3. Em sua introdução teórica faça um histórico sobre a supercondutividade.
4. Pesquise na Internet a maior temperatura crítica atingida até o momento para os supercondutores
cerâmicos.
5. Por que nos dispositivos geradores de campos magnéticos de grande intensidade não utilizamos fios
de estanho, mas sim de ligas como de Nb3Ge ? Qual a vantagem do MgB2 sobre esta liga?
6. Por que não se utiliza supercondutores cerâmicos na produção de eletroimãs de grande intensidade?
7. O que é um Squid?. Onde este é utilizado? Qual seu princípio de Funcionamento? Pesquise na
Internet.
Física Moderna
SUPERCONDUTIVIDADE
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