Física dos Plasmas

Código:

FIS3021

Sigla:

FIS3021

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2024/2025 - 2S

Ativa?	Sim
Página Web:	https://sigarra.up.pt/feup/pt/conteudos_adm.list?pct_pag_id=249640&pct_parametros=pv_ocorrencia_id=459702
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Química e Biológica
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Engenharia Física

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L:EF	63	Plano estudos a partir do ano letivo 2021/22	3	-	6	52	162

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

Esta unidade curricular constitui uma introdução ao estudo da Física dos Plasmas, contendo elementos fundamentais essenciais sobre as propriedades destes meios. Estes assuntos são apresentados numa sequência lógica, abrangente e coerente. Apresentam-se exemplos de aplicação e problemas, juntamente com as ferramentas apropriadas para os resolver. Discutir-se-ão aplicações na área da física dos plasmas frios e das descargas em gases bem como na área dos plasmas quentes.

São ainda objetivos dasta unidade curricular que os estudantes:
- desenvolvam o raciocínio e adquiram competências na resolução autónoma e crítica de problemas;
- adquiram uma disciplina de trabalho continuado ao longo do semestre;
- tenham uma atitude respeitadora de valores éticos, tais como o respeito mútuo e a honestidade.

Resultados de aprendizagem e competências

O processo de ensino-aprendizagem estará centrado no trabalho do estudante e no acompanhamento pelo
docente da sua evolução na aquisição de conhecimentos e competências. No caso desta unidade curricular
será adotada uma metodologia de ensino que privilegia a aquisição das competências, especializadas e
específicas que capacitem o estudante para a investigação na área de física de plasmas.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Mecânica newtoniana; termodinâmica e física estatística; eletromagnetismo; ondas.

Programa

1-Definição de plasma. Critérios para o estado de plasma. Blindagem de Debye e comprimento de Debye. Frequência de pasma. Plasmas na natureza. Algumas aplicações tecnológicas de plasmas.
2-Movimentos de partículas carregadas em campos elétricos, magnéticos e eletromagnéticos.
3-Introdução à teoria cinética de plasmas. Espaço de fase. Função de distribuição de velocidades. Valor médio duma grandeza física. O estado de equilíbrio. Equações de Boltzmann e de Vlasov.
4-Elementos sobre as equações de transporte macroscópicas. Momentos da equação de Boltzmann.
5- Descrição do plasma como um fluido condutor. Equações eletrodinâmicas para um fluido condutor. Equações simplificadas da magnetohidrodinâmica.
6-A difusão e a condutividade do plasma.
7- Ondas em plasmas frios. Propagação de ondas em plasmas eletrónicos isotrópicos e em plasmas frios magnetizados.

Bibliografia Obrigatória

Bittencourt J. A.; Fundamentals of plasma physics. ISBN: 0-387-20975-1
Inan Umran S.; Principles of plasma physics for engineers and scientists. ISBN: 978-0-521-19372-6
Francis F. Chen; Introduction to plasma physics and controlled fusion. ISBN: 0-306-41332-9 (V. 1)

Bibliografia Complementar

Chen, Francis F.; Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion , Springer, 2016. ISBN: 978-3319223087 (3ª edição)
Richard Dendy; Plasma physics. ISBN: 0-521-48452-9
Jorge Loureiro; Kinetics and spectroscopy of low temperature plasmas. ISBN: 978-3-319-09252-2

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

• As aulas TEÓRICAS (T) são aulas expositivas onde o docente apresenta a matéria a lecionar e discute e resolve problemas ilustrativos dessa mesma matéria.


• Em geral, as aulas TEÓRICO-PRÁTICAS (TP) são aulas de exposição, discussão e resolução de problemas ilustrativos da matéria lecionada nas aulas teóricas, quer pelos estudantes quer pelo docente.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	75,00
Teste	25,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	106,00
Frequência das aulas	56,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

- O estudante não deve ter excedido o número limite de faltas às aulas práticas (25 % do número de aulas previstas).

NOTA: considera-se como sendo doze (12) o número de aulas práticas, o que faz com que o número máximo de faltas permitidas seja de três (3).

Fórmula de cálculo da classificação final

TESTE  +  EXAME FINAL

- É obrigatória a realização da componente “TESTE” (T) para ter acesso ao EXAME DE 1ª ÉPOCA

AVALIAÇÃO 1ª ÉPOCA:

CF = 0,4×T+0,6×EF2

ou

CF =máx(0,4×T+0,6×EF ; EF)

• CF (0 – 20 valores) – Classificação Final
• T (0 – 20 valores) – Teste (de resolução individual)
• EF (0 – 20 valores) – Exame Final para 20 valores
• EF2 (0 – 20 Valores) – Exame Final (parte 2) para 20 valores

AVALIAÇÃO 2ª ÉPOCA (RECURSO):

CF =máx (0,4×T+0,6×R2 ; 0,4×T+0,6×R ; R)

CF  (0 – 20 valores) – Classificação Final
R  (0 – 20 valores) – Exame de Recurso para 20 valores
T (0 – 20 valores) – Teste de resolução individual
R2 (0 – 20 valores) – Exame de Recurso (parte 2) para 20 valores

 

Provas e trabalhos especiais

TESTE (T): Resolução individual de 2 problemas sobre a matéria lecionada, em data e sala(s) a indicar oportunamente.
Duração: 60 minutos.

É OBRIGATÓRIA A REALIZAÇÃO DA COMPONENTE “TESTE” (T) PARA TER ACESSO AO EXAME DE 1ª ÉPOCA

A esta componente da avaliação é atribuída uma classificação máxima de 8,0 valores;

Tem uma classificação mínima de 3,0 valores (em 8,0), sem a qual um estudante não poderá ir ao exame da 1ª ÉPOCA (ou Época Normal), apenas ao exame de Recurso.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Exame para 20 valores.

Melhoria de classificação

Através de Exame Final da Época de Recurso.
A classificação final será calculada do seguinte modo: CF = MAX (CFN, RAD, R) onde CFN é a classificação final na época normal, RAD a classificação final da época de recurso, incluindo a AD (teste), e R a classificação no exame final da época de recurso (de 0 a 20 valores, sem incluir a AD).