Eletromagnetismo
Código
10519
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Física
Créditos
6.0
Professor responsável
José Paulo Moreira dos Santos, Rui Filipe dos Reis Marmont Lobo
Horas semanais
6
Total de horas
84
Língua de ensino
Português
Objectivos
Na disciplina de electromagnetismo estudam-se os campos eléctricos e magnéticos estáticos bem como as suas variações temporais, cuja fenomenologia
resultante se encontra sintetizada no formalismo físico-matemático das equações de Maxwell. Estas serão estudadas nas perspectivas diferencial e integral, com
inúmeras aplicações a situações concretas de engenharia.
Pretende-se que os alunos sejam capazes de descrever fenómenos electromagnéticos do quotidiano e descrevê-los matematicamente bem como prever algumas manifestações concretas.
Pré-requisitos
AM I, AM II, ALGA e Física I (Mecânica).
Conteúdo
1-Interacção eléctrica.
Introdução. Carga eléctrica. Lei de Coulomb. Campo eléctrico. A quantização da carga eléctrica. Estrutura eléctrica da matéria. Estrutura atómica. Potencial eléctrico. Relações de energia em um campo eléctrico. Corrente eléctrica. Dipolo eléctrico.
2-Interacção Magnética.
Introdução. Força magnética sobre uma carga em movimento. Movimento de uma carga em um campo magnético. Exemplos do movimento de partículas carregadas em um campo magnético . Força magnética sobre uma corrente eléctrica. Conjugado magnético sobre uma corrente. Campo magnético produzido por uma corrente fechada. Campo magnético de uma corrente rectílinea. Forças entre correntes. Campo magnético de uma corrente circular. Campo magnético de uma carga em movimento (nao-relativista).
3-Campos electromagnéticos estáticos.
Introdução. Fluxo de campo vectorial. Lei de Gauss para o campo eléctrico. Lei de Gauss na forma diferencial. Polarização da matéria. Dieléctricos. Deslocamento eléctrico. Cálculo da susceptibilidade eléctrica. Capacidade eléctrica e condensadores. Associação de Condensadores. Energia do campo eléctrico. Condutividade eléctrica; lei de Ohm. Força electromotriz. Leis de
Kirchoff. Circuitos CC. Circuitos RC série. Carga e Descarga de condensadores. A lei de Ampère para o campo magnético. A lei de Ampère na forma diferencial. Fluxo magnético. Correntes de Magnetização. Magnetização da matéria. O campo magnetizante. Solenóide e Toróide.Cálculo da susceptibilidade magnética. Sumário das leis para campos electromagnéticos.
4- Campos electromagnéticos dependentes do tempo.
Introdução. A lei de Faraday-Henry. O bétraton. Indução electromagnética devida ao movimento relativo entre o condutor e o campo magnético. Potencial eléctrico e indução electromagnética. A lei de Faraday-Henry na forma diferencial. Auto-Indução. Energia do campo magnético. Densidade de Energia do Campo Electromagnético.Oscilações eléctricas livres, amortecidas e forçadas. Circuitos acoplados. Impedância. Reactância. Circuitos em CA: RLC e LC. Frequência de Ressonância. O princípio de conservação da carga. A lei de Ampere-Maxwell na forma diferencial. Corrente de Deslocamento. Equações de Maxwell na representação pontual e integral.
5- Utilização das noções de gradiante, divergência e rotacional. Teorema da divergência e teorema de Stokes. Equações de Poisson e de Laplace.
6- Ondas electromagnéticas.
Ondas electromagnéticas planas . Velocidade de Propagação no Vácuo. Equação de Onda. Energia e quantidade de movimento de uma onda electromagnética. Radiação de um dipolo oscilante. Radiação de um dipolo magnético oscilante.
Bibliografia
Livro seguido:
Alonso e Finn, "Física"um curso universitáro. Volume II Campos e Ondas (1972) Editora Edgard Blücher LTda. (Existem vários exemplares na biblioteca.)
Outros livros:
P.Lorrain, D. Corson, F. Lorrain, Campos e Ondas Electromagnéticas, Fundação Calouste Gulbenkian (2000).
E. Purcell, Electricity and Magnetism, 2nd Edition (McGraw-Hill 1985). Há tradução por uma editora brasileira (disponível na biblioteca da FCT).
D.T. Edmonds, "Electricity and Magnetism in Biological Systems", Oxford
Método de ensino
Duas Aulas Teóricas semanais (cada uma com a duração de 1,5 h) com utilização de Datashow.
Disponibilização de um CURSO em Power Point na internet.
Aulas Teórico-Práticas semanais com a duração de 2h com participação dos alunos na resolução dos problemas.
Aulas práticas com realização trabalhos experimentais em laboratório com grupos de 2 alunos.
As regras de funcionamento das aulas práticas são harmonizadas com as aplicadas na disciplina de Física III.
Método de avaliação
Tipos de Avaliação
De acordo com o actual Regulamento de Avaliação da FCT a avaliação
em "Electromagnetismo"enquadra-se no tipo de Avaliação distribuída com
possibilidade de dispensa de exame.
A avaliação integra dois métodos distintos:
- O Método A para alunos de 1ª inscrição ou que nunca frequentaram os
laboratórios. Os alunos têm que obter aprovação nas componentes teórico
e prática. A classificação de cada componente é expressa na escala de 0 a
20 valores. A descrição detalhada está em Avaliação Contínua.
- O Método B para os restantes alunos .
Os alunos que frequentaram as aulas de laboratório com aprovação mas
que não obtiveram aprovação nos testes práticos, realizarão um Momento de
Avaliação (MA), e não se devem inscrever nos turnos teórico e práticos.
A classificação da componente prática (NP) é igual à classificação do MA.
Os alunos que obtenham uma classificação NP igual ou superior a 9,5 valores
obtêm frequência à disciplina. Serão leccionadas no início do semestre aulas extra a anunciar brevemente, exclusivamente para os alunos abrangidos pelo Método B, Nessas aulas serão revistos os temas considerados mais importantes na disciplina e esclarecidas dúvidas na matéria. Na segunda semana de Outubro será realizado um Exame Extra (em data a anunciar brevemente), exclusivamente para os alunos abrangidos pelo Método B. A classificação da componente teórica (NT) é a classificação do Exame Extra. Os alunos que obtenham uma classificação NT igual ou superior a 9,5 valores obtêm aprovação na disciplina.
Avaliação Contínua
Componentes
- Dois Testes :
Efectuados no horário normal das aulas teórico práticas , sendo um a meio do semestre e outro no final. Têm a duração de 1,5 h.
Constam de uma parte de escolha múltipla e uma parte de problemas.
Classificados de 0 a 20 valores com arredondamento às décimas.
- Quatro questionários breves de
escolha múltipla :
são efectuados aleatoriamente e sem aviso prévio no final de uma aula teórica (2 antes do 1º teste e 2 entre o 1º e o 2º teste) e incidem sobre a matéria dada na aula em causa.
- Classificação obtida nas aulas práticas de acordo com as regras aplicadas na disciplina de Física III.
Componente Prática
As aulas práticas terão início na 2ª semana de aulas
(semana de 17 de Setembro).Na primeira aula prática de cada turno
serão apresentadas as regras de avaliação desta componente e confirmadas
presencialmente as inscrições nos turnos, bem como constituídos os grupos
de trabalho de 2 alunos por grupo.
CÁLCULO DO DESEMPENHO A MEIO DO SEMESTRE (NI)
NI = (0,5 NT1 + 0,3 NP + 0,2 NQ)
NT1 – nota de um teste; NP – nota global da componente prática obtida a meio do semestre; NQ - média dos 2 primeiros questionários.
CÁLCULO DA NOTA FINAL (NF)
O arredondamento de NF é às décimas.
NF = (NI + NU) / 2
NU - Nota obtida na segunda parte do semestre e calculada de forma idêntica a NI.
Se (0,5 NT + 0,2Q) < 9,5, o aluno é reprovado, podendo frequentar o exame
Para os alunos que vão a exame:
NF = (0,5 NE + 0,3 NP + 0,2 NQ)
NE - nota de exame; NP – média das notas práticasobtidas durante o semestre; NQ - média dos 4 questionários.
Frequência
O aluno obtém frequência se NL > 9,5 valores.
A frequência obtida em anos lectivos anteriores é válida no corrente ano lectivo. Consequentemente, não se devem inscrever nos turnos teórico epráticos, e são admitidos a exame.
Melhoria de Nota
Os alunos que pretendam efectuar melhoria de nota devem cumprir, para
esse efeito, as formalidades legais de inscrição.