Propriedades Eléctricas e Magnéticas dos Materiais

1. Propriedades Eléctricas e Magnéticas dos Materiais Helena VelosoCátia MartinsJosé NunoJoel CunhaJosé Rui Física do Estado Sólido Escola de Física 2006

2. Introdução 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.

3. Sólidos Amorfos Sólidos Cristalinos Sólidos – O que os distingue? • distância relativa entre átomos e sempre bem divididos; • invariância de translação; • célula unitária; • classificam-se de acordo com a sua estrutura cristalina. • sólido no qual os átomos se distribuem desordenadamente.

4. Transições de Fase Transição de Fase: Consiste numa alteração “brusca” de uma propriedade macroscópica com a variação de algum parâmetro externo. • 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; Exemplos:

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

6. 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

7. 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!!!

8. R (Ohm) 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! T (ºK)

9. 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.

10. A nossa experiência: supercondutividade no BiPbSrCaCuO

11. A nossa experiência: supercondutividade no BiPbSrCaCuO

12. A nossa experiência: supercondutividade no BiPbSrCaCuO Transição de fase: Ts ~ 112ºK (-161ºC)

13. A nossa experiência: supercondutividade no BiPbSrCaCuO Resistência nula www.chemsoc.org/exemplarchem/entries/igrant/bcstheory.html

14. Algumas aplicações dos supercondutores Comboios Maglev CERN Aparelhos de MRI (Medicina)

15. Piroeléctricos • Efeito Piroeléctrico – O que é? • Como medir a temperatura com o voltímetro? • Estudo do efeito piroeléctrico no TGS • Efeito Piezoeléctrico • Aplicações práticas

16. Efeito Piroeléctrico – O que é? • 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!

17. Demonstração prática (TGS) (Também funciona com um cristal de turmalina.)

18. Como medir a temperatura com um voltímetro?

19. Demonstração prática (Efeito Péltier) 1 2 3 4

20. Estudo do efeito piroeléctrico no TGS(Sulfato de triglicina)

21. A Montagem Experimental AMOSTRA

22. Corrente Piroeléctrica em função da Temperatura Transição de fase: Tc = 323K = 50ºC Valor Esperado: 49ºC

23. Aplicações práticas • Sensores térmicos • Câmaras de visão nocturna Um efeito análogo ao efeito piroeléctrico e o efeito piezoeléctrico

24. Efeito Piezoeléctrico

25. Obrigado... ... Por não adormecerem!!!!!!!!!