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Como funciona um ímã supercondutor

No Efeito Meissner, um disco supercondutor é colocado debaixo de um ímã e arrefecido com nitrogênio líquido.

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Como funciona um ímã supercondutorUm ímã supercondutor é um eletroímã, onde as bobinas são feitas de um supercondutor tipo II. Ele pode facilmente criar campos magnéticos contínuos de 100.000 Oersted (8000 mil ampères por metro). Eles produzem campos magnéticos mais fortes do que os eletroímãs de ferro e custam menos para operar.

A fim de entender o que é um ímã supercondutor, é importante saber um pouco sobre a supercondutividade. Quando certos metais e cerâmicas são resfriados a partir de uma variedade de graus próximas do zero absoluto, eles perdem a sua resistência elétrica. Esta temperatura é chamada a temperatura crítica (Tc) e é diferente para cada material. Quando não há resistência elétrica, os elétrons podem andar livremente por todo o material. O elemento pode conter grandes quantidades de corrente por longos períodos de tempo sem perder a energia na forma de calor. Esta capacidade de segurar uma carga elétrica é chamada de extrema supercondutividade.

A maioria dos metais tem uma espécie de tecido da estrutura atômica. Seus elétrons são mantidos livremente, de modo que possam mover-se facilmente para dentro e para fora do padrão de tecido. Conforme os elétrons se movem, colidem com átomos e perdem energia na forma de calor. Os metais são capazes de aquecer e conduzir eletricidade muito bem por causa disto. É por isso que tachos e panelas são construídos de metal.

Ímã supercondutor em usina de energia

Ímã supercondutor em usina de energia

Em um supercondutor, os elétrons viajam em pares e se movem entre os átomos, em vez de colidir com eles. Outro elétron é atraído para a resistência e os pares com o elétron original. Eles constantemente se libertam e se juntam com outros elétrons, mas com pouca ou nenhuma resistência. Por esta razão, eles não perdem calor e energia como o metal padrão.

Ímãs supercondutores do tipo II são usados nas bobinas supercondutoras. Um tipo de supercondutor II Tc atinge uma temperatura mais baixa do que o tipo I. Eles têm uma transição gradual de supercondutor para o estado normal dentro de um campo magnético. Estas duas características permitem que eles conduzam correntes mais elevadas do que o tipo I.

Um magneto supercondutor pode ser usado para levitação magnética. No Efeito Meissner, um disco supercondutor é colocado debaixo de um ímã e arrefecido com nitrogênio líquido. O supercondutor é aberto para aceitar uma carga porque ela é arrefecida, o ímã induz um campo magnético de corrente e, por conseguinte, no supercondutor, e o íman começa a flutuar por cima desse campo.
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Pesquisas estão sendo desenvolvidas para utilizar um ímã supercondutor para um sistema de trem de levitação. Planos de longo prazo incluem a descoberta de materiais que podem produzir supercondutividade sem congelamento. Se este material for descoberto, ele vai mudar o futuro de muitas áreas, incluindo transporte e produção de energia.


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