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PEM5121 - Supercondutividade Aplicada e Experimental

Docente Responsável

Carga Horária

Área de concentração

97135 - Magnetismo e Supercondutividade

Objetivos

Rever as características do fenômeno da supercondutividade, suas propriedades e características eletromagnéticas assim como a termodinâmica associada à transição normal-supercondutor. Apresentar e discutir a dinâmica de vórtices e o aprisionamento de fluxo em supercondutores. Apresentar as propriedades e características supercondutoras encontradas em metais, ligas, compostos, cerâmicas. Discussão sobre técnicas e metodologias de preparação de materiais supercondutores visando aplicações. Fabricação de fios cabos e fitas supercondutoras. Discussão sobre estabilidade de supercondutores e perdas de energia em utilização AC. Apresentação e discussão de sistemas e dispositivos que utilizam supercondutividade. Apresentação, discussão e demonstração experimental do fenômeno da supercondutividade, com participação dos alunos em laboratórios de caracterização de materiais supercondutores.

Justificativa

Esta disciplina explora os aspectos fundamentais da supercondutividade, aspectos estes que podem ser fenomenológicos ou microscópicos que são as bases de sustentação para o entendimento do fenômeno, pelo menos em materiais ditos supercondutores convencionais. Neste sentido, a referida disciplina é de fundamental importância para estudantes que estejam diretamente envolvidos na área em questão (área 97135) ou que fazem uso de materiais supercondutores em outras áreas de concentração do programa. Além destes aspectos fundamentais, sejam eles fenomenológicos ou microscópicos, a disciplina traz ao estudante novas teorias aceitas hoje na comunidade científica numa tentativa de entender como os supercondutores de alta temperatura funcionam. Neste aspecto final da disciplina, o estudante terá a oportunidade de entender e eventualmente servir como guia para projeto de novos materiais supercondutores.

Conteúdo

1. Revisão sobre o fenômeno da supercondutividade, suas propriedades eletromagnéticas, a termodinâmica da transição normal-supercondutor, as teorias fenomenológicas e microscópicas.
2. Supercondutividade em metais, compostos e cerâmicas.
3. Corrente crítica e aprisionamento de vórtices.
4. Fabricação de condutores supercondutores. Filmes supercondutores.
5. Estabilidade de compósitos supercondutores.
6. Perdas AC em supercondutores.
7. Supercondutividade Aplicada: sistemas e dispositivos supercondutores. Magnetos e sistemas supercondutores. Fabricação de fios, fitas e filmes supercondutores. Geração de campos magnéticos. Motores, geradores e limitadores de corrente. Ressonância magnética nuclear. Transporte magneticamente levitado (MAGLEV). Separação magnética. Eletrônica supercondutora. Magnetometria SQUID. Eletrônica digital baseada em Junções Josephson.
8. Supercondutividade Experimental: Sistemas de caracterização de materiais em baixas temperaturas. Criostatos. Sistemas de vácuo. Líquidos criogênicos. Instrumentação. Suportes de amostras. Preparação de sistemas de medidas. Procedimentos de caracterização de propriedades e características de materiais supercondutores. Medidas experimentais. Análise de resultados de caracterizações em baixas temperaturas.

Forma de Avaliação

Os alunos deverão desenvolver um Projeto de Curso utilizando o conteúdo discutido e a capacitação obtida durante o curso. Este projeto será apresentado na forma

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29. Catálogos de Equipamentos e Empresas (distribuídos durante o curso).
30. Artigos, textos técnicos, dissertações e teses (distribuídos durante o curso).