Os Supercondutores

Por Marco Aurélio da Silva

Equipe Brasil Escola

A corrente elétrica durante o processo de transporte, que vai das usinas geradoras até os centros consumidores, sofre significativa perda de energia. Essa perda ocorre em razão da resistência elétrica dos fios condutores de eletricidade. Ocorre que boa parte da energia elétrica é transformada em energia térmica, sendo dessa forma dissipada para o meio ambiente. Como forma de diminuir essa perda de energia usa-se fios condutores com baixa resistência, como o cobre, por exemplo, e conduz a corrente sob alta tensão, mas mesmo assim em distâncias que ultrapassam 400 km as perdas ainda acontecem, podendo chegar até 20%. Em virtude disso, muitos cientistas buscam conseguir os chamados condutores ideais, aqueles que conduzem energia elétrica sem que ocorram perdas para o meio ambiente. Será possível conseguir esse tipo de condutor?

A supercondutividade é uma propriedade física que certos materiais apresentam quando são esfriados a temperaturas extremamente baixas, podendo conduzir corrente elétrica sem resistências e nem perdas de energia. Esse fenômeno foi descoberto em 1911 pelo físico holandês Heike Kamerlimgh-Onnes, quando observou que a resistência elétrica do mercúrio desaparecia ao ser resfriado a 4K, o que corresponde a – 269,15 °C, dessa forma, ele acabava de tornar o mercúrio um material supercondutor. Esse fenômeno, conseguido com o mercúrio, foi verificado para outros metais, no entanto não foi permitida a aplicação, pois eram necessários muitos gastos para conseguir manter temperaturas muito baixas.

Foi com o trio de físicos americanos Jonh Bardeen, Leon Cooper e Robert Schrieffer, que em 1972 surgiu a explicação para o fenômeno da supercondutividade, fato que deu a eles o prêmio Nobel da física naquele ano. O que fez a explicação deles ser tão importante foi o fato de eles mostrarem que esse fenômeno não está ligado somente à diminuição da agitação térmica dos átomos e moléculas de um material, quando esse está sob baixas temperaturas. Dessa forma, surgiu a ideia da possibilidade da existência desse fenômeno com temperaturas muito elevadas, mas as experiências com condutores metálicos relacionadas a essa possibilidade não deram resultados.

Anos mais tarde os físicos da IBM, o suíço Karl Alexander Muller e o alemão Johannes G. Bednorz, conseguiram a supercondutividade a 35 K, o que corresponde a – 238 °C. Graças às suas descobertas e à comprovação da supercondutividade que esses dois físicos cientistas ganharam, em 1986, o prêmio Nobel de Física. Esse fato foi um grande avanço para toda ciência e permitiu avanços significativos em vários ramos de pesquisas.

A supercondutividade é muito importante e tem larga aplicação. Essa propriedade não é aplicada somente na transmissão de energia elétrica, mas também em várias outras como:

• Na construção de magnetos supercondutores que geram campo magnético extremamente forte, os quais possibilitam a construção dos chamados aceleradores de partículas;
• Nos aparelhos eletrônicos que funcionam à base de eletricidade, diminuindo o seu tamanho e o gasto de energia dos mesmos;
• Nos fios supercondutores utilizados em computadores, permitindo que os chips sejam cada vez menores e mais rápidos no processamento de dados;
• Em ímãs, permitindo que eles possam flutuar sobre a superfície de um material supercondutor. Esse fato possibilita a construção e operação dos chamados trens bala, os quais trafegam apenas flutuando sobre o trilho.

Laboratório de Aplicações de Supercondutores - LASUP

(Protótipo de trem de Levitação Magnéetica Supercondutora)

O Laboratório de Aplicações de Supercondutores (LASUP) foi criado em 1998 e tem por objetivo o desenvolvimento experimental, a pesquisa científica e a inovação tecnológica na aplicação de supercondutores em sistema elétricos. Dentre os trabalhos em desenvolvimento no laboratório, o protótipo de trem de levitação desperta grande curiosidade do público e será especialmente destacado neste texto. Outras atividades relacionadas ao tema supercondutores são desenvolvidas no LASUP e maiores informações sobre as mesmas podem ser encontradas no site do laboratório http://www.dee.ufrj.br/resLASUP.htm