7A70.25 Cilindro supercondutor levita sobre um trilho magnético

O cilindro deve ser mergulhado  em nitrogênio líquido por alguns minutos para que se resfrie até a temperatura em que se torna supercondutor. Em seguida, ele deve ser pressionado, cuidadosamente, sobre a trilha formada por ímãs. Soltando-o, ele passa a se mover entre os dois extremos da trilha, levitando. Mesmo se a base com os ímãs for girada, o cilindro supercondutor continua a se mover, suspenso sob a trilha.

O supercondutor utilizado é um cristal de YBa_sCu₃O₇ (YBCO) com aditivos que o tornam um supercondutor tipo II. Ele está envolto por diversas camadas de mylar aluminizado intercaladas com papel que atuam como um isolante térmico para manter a temperatura do cilindro abaixo da temperatura crítica desse material, que é de ~90 K (cerca de -183 ^oC).

Os ímãs de neodímio-ferro-boro (Nd-Fe-B) são alinhados sobre uma chapa de aço inox de alta susceptibilidade magnética com os polos orientados da forma mostrada nesta figura:

Devido ao gradiente do campo magnético na direção x, o cilindro supercondutor fica em equiíbrio no centro da trilha e pode se mover livremente ao longo dela até chegar às extremidades, onde ele inverte o sentido do movimento sob a ação do gradiente de campo produzido pelos ímãs transversais, no final da trilha.

O cilindro de YBaCuO tem 21 mm de diâmetro e 8 mm de altura. Quando resfriado a 77 K (-196 ^oC) e colocado sobre os ímãs de neodímio, a força de repulsão pode chegar a 40 N (10 kgf).

Atenção:

• O cilindro deve ficar imerso no nitrogênio líquido por pelo menos 5 minutos. Utilize uma pinça de plástico (não magnética) para removê-lo do nitrogênio e colocá-lo sobre os ímãs.
  Devido ao isolamento térmico, ele permanecerá levitando durante cerca de 1,5 minutos.
• Imediatamente após o uso, o cilindro deve ser guardado dentro do recipiente com sílica gel.
• O nitrogênio líquido deve ser trazido do Laboratório de Criogenia no mesmo dia em que essa demonstração for feita. NÃO utilize nitrogênio que estava armazenado durante muito tempo, pois ele contém oxigênio que degrada o material supercondutor.
  O nitrogênio líquido é incolor. Se estiver com uma coloração azulada, ele não deve ser utilizado. Essa coloração é devida a oxigênio líquido misturado. 

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Mais informações

Referências

Am. J. Phys., Vol. 77, 847 (No. 9, September) 2009

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