Estudo experimental e numérico da força de levitação magnética em supercondutores de alta temperatura crítica

AUTOR(ES)
FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

30/09/2009

RESUMO

Neste trabalho de pesquisa propomos, de maneira geral, abordar o assunto da força de levitação magnética entre um material supercondutor e um imã permanente. Este é um assunto muito atual e relevante principalmente do ponto de vista tecnológico, já que permite, entre outros, o desenho de máquinas tais como motores geradores e trens baseados no princípio da levitação. Dessa maneira, a pesquisa aqui proposta foi bem abrangente, tratando o assunto da levitação não somente do ponto de vista experimental, mas também teórico. Na abordagem experimental construímos, montamos e calibramos uma estação experimental de medidas da força de levitação, vertical e horizontal, de um magneto permanente sobre uma amostra supercondutora de alta temperatura crítica do tipo YBa2Cu3O7-. Dentro desse escopo, também desenvolvemos a habilidade de preparar essas amostras utilizando vários tipos de métodos e rotas químicas que resultaram em amostras com texturas e propriedades diferentes, e cuja medida da força de levitação também apontou diferenças entre elas. As amostras preparadas tiveram a sua qualidade avaliada através de (a) caracterização magnética (através de medidas de suscetibilidade magnética AC) e (b) caracterização estrutural (através de medidas de difração de raios-x e medidas de microscopia eletrônica de varredura). Na abordagem teórica deste assunto, desenvolvemos um programa que permitiu simular a força de levitação magnética através da obtenção das relações da força entre o magneto permanente e o material supercondutor. Neste estudo numérico, levamos em conta as expressões analíticas do eletromagnetismo clássico para escrever a equação integral da derivada temporal da densidade de corrente no interior do supercondutor, em função da geometria do sistema e das configurações do campo aplicado. Em seguida, utilizamos o Método dos Momentos para escrever a equação integral analítica na sua formulação matricial, na qual a densidade de corrente em cada instante de tempo é obtida por uma regra de integração simples (Método de Euler). Dessa maneira, foram calculadas também as curvas de magnetização para supercondutores com o formato de um cilindro finito no qual foi medida a força de levitação entre um magneto permanente e um supercondutor, ambos com geometrias finitas e cilíndricas. Finalmente, comparamos ambos os resultados, teórico e experimental, para conjuntos de amostras com diferentes geometrias e obtidas seguindo diferentes métodos de preparação.

ASSUNTO(S)

supercondutores levitação magnetismo fisica

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