Propriedades Eléctricas e Propriedades Eléctricas e Magnéticas dos MateriaisMagnéticas dos Materiais

Helena VelosoHelena VelosoCátia MartinsCátia MartinsJosé NunoJosé NunoJoel CunhaJoel Cunha

José RuiJosé Rui

Física do Estado Sólido Física do Estado Sólido

Escola de Física 2006Escola de Física 2006

IntroduçãoIntroduçãoO que estuda a Física do Estado Sólido?O que estuda a Física do Estado Sólido?

Gás Líquido Sólido

O que distingue um sólido de um líquido ou um gás é a distribuição dos átomos:

• Átomos estáticos ou que vibram ligeiramente em torno de posições fixas.

• Distâncias entre quaisquer dois átomos é sempre fixa.

Sólidos – O que os distingue?Sólidos – O que os distingue?

Sólidos Amorfos Sólidos Cristalinos

• sólido no qual os átomos se distribuem desordenadamente.

• distância relativa entre átomos e sempre bem divididos;

• invariância de translação;

• célula unitária;

• classificam-se de acordo com a sua estrutura cristalina.

Transições de FaseTransições de Fase

Consiste numa alteração “brusca” de uma propriedade macroscópica com a variação de algum parâmetro externo.

Transição de Fase:

Exemplos:• Transição da água líquida para gelo ou para vapor;

• Perda do Magnetismo de um Íman;

• Perda de Resistência num Supercondutor;

• Polarização espontânea num material ferroeléctrico;

Supercondutores

O que é e como se mede uma resistência? Como varia a temperatura nos supercondutores? O que há de especial nos supercondutores?

O que é a Resistência?

Podemos usar a expressão “Pinball” para os electrões:

- Os átomos nos sólidos não são estáticos, executam pequenas vibrações, em torno da sua posição de equilíbrio.

- Os electrões ao moverem-se, tentando percorrer o sólido, embatem nos átomos (devido a essas vibrações), como a bola do jogo “Pinball” colide com os mecos

Como medir a Resistência?

Lei de Ohm: R=U/I

Unidade de resistência de um condutor. Neste caso substituindo a resistência, pelo material a medir como por exemplo cristal, pode obter-se a diferença de potencial, originando assim uma corrente eléctrica!!!

Como varia a temperatura em materiais condutores normais?

- Na maioria dos materiais à medida que a temperatura aumenta, a resistência também de uma forma praticamente constante!

R (Ohm)

T (ºK)

... E em supercondutores?

Porém, o mesmo não acontece com os supercondutores. Ao chegarem a uma dada temperatura (geralmente muito baixa e que depende dos constituintes dos materiais), estes sofrem uma descida brusca ficando a resistência igual a zero.

T (ºK)

R (Ohm)

A nossa experiência: supercondutividade no BiPbSrCaCuO

A nossa experiência: supercondutividade no BiPbSrCaCuO

A nossa experiência: supercondutividade no BiPbSrCaCuO

Resistência do BiPbSrCaCuO

0.000

0.002

0.004

0.006

0.008

0.010

0.012

0.014

0.016

0.018

0.020

0 50 100 150 200 250 300 350

T (Kelvin)

R (O

hm)

Transição de fase:

Ts ~ 112ºK (-161ºC)

A nossa experiência: supercondutividade no BiPbSrCaCuO

www.chemsoc.org/exemplarchem/entries/igrant/bcstheory.html

Resistência nula

Algumas aplicações dos supercondutores

Comboios Maglev

CERN

Aparelhos de MRI (Medicina)

Efeito Piroeléctrico – O que é? Como medir a temperatura com o

voltímetro? Estudo do efeito piroeléctrico no TGS Efeito Piezoeléctrico Aplicações práticas

Piroeléctricos

Nalguns cristais anisotrópicos geram-se dipolos eléctricos espontâneos.

Isto faz com que cargas de sinal oposto se acumulem em faces opostas, criando uma d.d.p. entre essas faces.

Com a variação de temperatura a orientação desses dipolos vai-se alterando, produzindo uma variação da carga com a temperatura.

Ou seja, funciona como uma pilha!

Efeito Piroeléctrico – O que é?

Demonstração prática (TGS)

(Também funciona com um cristal de turmalina.)

Como medir a temperatura com um

voltímetro?

Demonstração prática (Efeito Péltier)

1 2

3 4

Estudo do efeito piroeléctrico no TGS(Sulfato de triglicina)

A Montagem Experimental

AMOSTRA

Corrente Piroeléctrica em função da Temperatura

Transição de fase:

Tc = 323K = 50ºC

Valor Esperado: 49ºC

Aplicações práticas

Sensores térmicos

Câmaras de visão nocturna

Um efeito análogo ao efeito piroeléctrico e o efeito piezoeléctrico

Efeito Piezoeléctrico

Obrigado...

... Por não adormecerem!!!!!!!!!