Propriedades Eléctricas e Magnéticas dos Materiais Física do Estado Sólido Helena Veloso Cátia Martins José Nuno Joel Cunha José Rui Escola de Física 2006

O que estuda a Física do Estado Sólido? 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.

Sólidos – O que os distingue? Sólidos Amorfos Sólidos Cristalinos 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.

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

Supercondutores Como varia a temperatura nos 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 Transição de fase: Ts ~ 112ºK (-161ºC)

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

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

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

Ou seja, funciona como uma pilha! 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!

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!!!!!!!!!