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Primeira versão (Becker, Heller, Sauter)

Nesta teoria o supercondutor é considerado um condutor perfeito ($\sigma=\infty$). Neste caso a ação de um campo elétrico sobre um elétron causa uma aceleração constante: $m\dot{\vec{v}}=e\vec{E}$, e, como $\vec{j}=ne\vec{v}$ ($n$ é o número de elétrons por unidade de volume), pode-se escrever
\begin{displaymath}
\vec{E}=\frac{4\pi\lambda^2}{c^2}\dot{\vec{j}}
\end{displaymath} (29)

onde
\begin{displaymath}
\lambda^2=\frac{mc^2}{4\pi n e^2}
\end{displaymath} (30)

Daqui segue, usando-se as equações de Maxwell, que
\begin{displaymath}
\frac{4\pi\lambda^2}{c}rot\dot{\vec{j}}+\dot{\vec{B}}=0
\end{displaymath} (31)

Por causa da equação $rot\vec{B}=\frac{4\pi}{c}\vec{j}$, temos
\begin{displaymath}
\vec{\nabla}^2\dot{\vec{B}}=\frac{\dot{\vec{B}}}{\lambda^2}
\end{displaymath} (32)

Integrando no tempo segue que
\begin{displaymath}
\vec{\nabla}^2\left(\vec{B}-\vec{B}_0\right)=
\frac{\vec{B}-\vec{B}_0}{\lambda^2}
\end{displaymath} (33)

onde $\vec{B_0}$ é independente do tempo. A equação (32), como veremos a seguir, conduz a funções $\dot{\vec{B}}$ que tendem exponencialmente a zero quando se penetra no condutor perfeito. Contudo, elas não levam ao valor $\vec{B}=0$, e devem por isso ser modificadas. A modificação proposta por F. London é a seguinte: um supercondutor é uma substância especial para a qual vale a equação :
\begin{displaymath}
\frac{4\pi\lambda^2}{c}rot\vec{j} + \vec{B}=0
\end{displaymath} (34)

Desta obtém-se, imediatamente,
\begin{displaymath}
\vec{\nabla}^2\vec{B}=\frac{\vec{B}}{\lambda^2}
\end{displaymath} (35)

ou, equivalentemente,
\begin{displaymath}
\vec{\nabla}^2 \vec{j}=\frac{\vec{j}}{\lambda^2}
\end{displaymath} (36)

Vamos examinar rapidamente esta equação .

\begin{pspicture}(0,0)(9,4)
\psline[linewidth=2pt](0,1.5)(7,1.5)
\psline{->}(7.5...
...put[0](4,2.5){{\it Normal}}
\uput[0](4,0.5){{\it Supercondutor}}
\end{pspicture}


O campo considerado tem a direção do eixo $x$, e é tal que
\begin{displaymath}
\frac{dB_x}{dx}=0
\end{displaymath} (37)

A equação (35) diz que
\begin{displaymath}
\frac{d^2B}{dy^2}=0
\end{displaymath} (38)


\begin{displaymath}
\frac{dB}{dy}\frac{d^2B}{dy^2}=\frac{1}{\lambda^2}B\frac{dB}...
...t[\left(\frac{dB}{dy}\right)^2-
\frac{B^2}{\lambda^2}\right]=0
\end{displaymath} (39)

Logo, o termo entre colchetes é constante,
\begin{displaymath}
\left(\frac{dB}{dy}\right)^2-\frac{B^2}{\lambda^2}=K
\end{displaymath} (40)

Mas $K$ tem de ser zero, pois se sabe que, no âmago do supercondutor, $\vec{B}=0$. Logo,
$\displaystyle \left(\frac{dB}{dy}\right)^2$ $\textstyle =$ $\displaystyle \frac{B^2}{\lambda^2}$ (41)
$\displaystyle \frac{dB}{dy}$ $\textstyle =$ $\displaystyle \pm \frac{B}{\lambda} \; \; \; \rightarrow
\; \; \; B=B_0e^{-\frac{y}{\lambda}}$ (42)

isto é, $B$ cai exponencialmente a zero, e existe um comprimento de penetração da ordem de $\lambda$
\begin{displaymath}
\lambda=\sqrt{\frac{mc^2}{4\pi n e^2}}
\end{displaymath} (43)


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Henrique Fleming 2002-04-15