( 2,5 pontos) Conhecer a temperatura de Curie é importante para a aplicaçạo de um material como capacitor, como piezoelétrico, ou em ambos os casos? Justifique.

Passo 1

O enunciado pergunta se, ao empregar um material ferroelétrico, é importante conhecer sua temperatura de Curie para usá-lo como capacitor, como dispositivo piezoelétrico, ou em ambos os casos. Vamos revisar o que é a temperatura de Curie e como ela afeta as propriedades elétricas que interessam em cada aplicação.

Passo 2

A temperatura de Curie, que chamamos de T_C, é o ponto em que o material ferroelétrico sofre transição de fase ferroelétrica para fase paraelétrica. Abaixo de T_C o material tem polarização espontânea e estrutura cristalina não-centrada, e acima de T_C essa polarização some e a simetria do cristal muda (torna-se centro-simétrico).

Passo 3

Para capacitores de cerâmica ferroelétrica usamos a permittividade elétrica relativa \varepsilon_r elevada que existe abaixo de T_C. Perto de T_C, \varepsilon_r atinge um pico muito alto, o que aumenta a capacitância
C = \varepsilon_0\,\varepsilon_r\,\frac{A}{d}\,.
Porém, ao ultrapassar T_C, a permittividade despenca e o capacitor perde boa parte de sua capacitância. Logo, para garantir estabilidade e valor de C desejado é essencial que o material opere sempre abaixo de T_C.

Passo 4

Já o efeito piezoelétrico depende diretamente da assimetria cristalina e da polarização espontânea do material ferroelétrico. Abaixo de T_C o material exibe piezoeletricidade (converte tensão em deformação e vice-versa). Acima de T_C, quando a estrutura fica centro-simétrica, o coeficiente piezoelétrico cai a zero e o dispositivo deixa de funcionar como transdutor piezoelétrico.

Passo 5

Como a capacitância ferroelétrica e o efeito piezoelétrico só existem abaixo de T_C, e ambos se degradam ou desaparecem acima dessa temperatura, o projetista deve conhecer T_C sempre que for usar o material em qualquer dessas funções.

Resposta

A temperatura de Curie é importante em ambas as aplicações.

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