Como os materiais supercondutores se comportam em relação ao magnetismo? Explique o efeito Meissner.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A pergunta é sobre como os materiais supercondutores se comportam em relação ao magnetismo e para explicar o que é o efeito Meissner. A gente vai precisar entender o que são supercondutores, como eles interagem com campos magnéticos e o que exatamente acontece no efeito Meissner.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é um supercondutor. Supercondutores são materiais que, abaixo de uma certa temperatura crítica, conseguem conduzir eletricidade sem nenhuma resistência. Isso significa que a corrente elétrica pode fluir neles perpetuamente sem perda de energia.
Passo 3
Agora, sobre o magnetismo: normalmente, um material exposto a um campo magnético permite que as linhas desse campo penetrem nele. Mas os supercondutores têm um comportamento especial em relação a isso.
Passo 4
Aqui entra o efeito Meissner. Esse efeito é a capacidade dos supercondutores de expulsar completamente os campos magnéticos de seu interior quando entram no estado supercondutor. Ou seja, os supercondutores não apenas não têm resistência elétrica, mas também não permitem que campos magnéticos os atravessem.
Passo 5
Para explicar melhor, quando um material passa a ser supercondutor, ele cria correntes elétricas em sua superfície que geram um campo magnético oposto ao que está sendo aplicado externamente. Esse campo oposto cancela o campo magnético dentro do supercondutor, fazendo com que o interior fique livre de magnetismo.
Passo 6
Matematicamente, isso pode ser descrito pela equação de London:
Onde
é o campo magnético e
é a profundidade de penetração do campo no supercondutor. Essa equação mostra como o campo magnético decai exponencialmente dentro do supercondutor, efetivamente sendo excluído.
Passo 7
Esse comportamento faz com que os supercondutores sejam utilizados em aplicações que requerem campos magnéticos estáveis e sem perdas, como em ímãs de ressonância magnética e trens de levitação magnética.
Resposta
Então, resumindo, os materiais supercondutores expulsam completamente os campos magnéticos de seu interior quando em estado supercondutor, graças ao efeito Meissner. Esse fenômeno ocorre porque os supercondutores geram correntes elétricas que anulam o campo magnético aplicado, garantindo que o interior fique livre de magnetismo.