Quais são as características que definem formalmente um material supercondutor?

Passo 1

O enunciado pergunta quais são as características formais que definem um material supercondutor. O conteúdo é de física do estado sólido e mais precisamente do fenômeno da supercondutividade. Para responder, vamos precisar dos conceitos de resistência elétrica, magnetização do material e parâmetros críticos que caracterizam a transição ao estado supercondutor.

Passo 2

Um supercondutor apresenta resistência elétrica exatamente nula abaixo de uma certa temperatura crítica. Formalmente, sua resistividade \rho satisfaz
\rho = 0
para T < T_c, onde T_c é a temperatura crítica do material.

Passo 3

Além de \rho=0, um supercondutor exibe o efeito Meissner, isto é, a expulsão completa do campo magnético do seu interior quando na fase supercondutora. Formalmente, o campo magnético \boldsymbol{B} dentro do volume do material vale
\boldsymbol{B} = \boldsymbol{0}
para T < T_c e para campos externos abaixo de um valor crítico H_c.

Passo 4

A transição para a fase supercondutora é também caracterizada por parâmetros críticos:
\bullet Temperatura crítica T_c: abaixo dela o material se torna supercondutor.
\bullet Campo magnético crítico H_c (ou, para tipos II, dois campos críticos H_{c1} e H_{c2}): acima de H_c o material volta a comportar-se como normal.
\bullet Densidade de corrente crítica J_c: acima dela a supercondutividade se quebra e surge resistência.

Resposta

As principais características formais de um material supercondutor são:
  • Resistividade nula \rho=0 para T<T_c.
  • Expulsão completa do campo magnético interno (efeito Meissner), ou seja, \boldsymbol{B}=0.
  • Exibição de parâmetros críticos bem definidos: temperatura crítica T_c, campo magnético crítico H_c (e, em supercondutores tipo II, H_{c1} e H_{c2}), e densidade de corrente crítica J_c.

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