Eletromagnetismo

Código:

L.EEC013

Sigla:

EMAG

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2024/2025 - 1S

Ativa?	Sim
Página Web:	https://sigarra.up.pt/feup/pt/conteudos_adm.list?pct_pag_id=249640&pct_parametros=pv_ocorrencia_id=540547
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Química e Biológica
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L.EEC	400	Plano Oficial	2	-	6	58,5	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

São objetivos desta unidade curricular que os estudantes:

- adquiram conhecimentos fundamentais de eletromagnetismo, ciência base e estruturante da engenharia eletrotécnica;
- 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.
Em concreto, que adquiram as seguintes competências:
-Conhecer os fundamentos de fenómenos eletromagnéticos, incluindo como cargas produzem campos elétricos, e como
correntes são responsáveis por campos de indução magnética;
-Identificar grandezas fundamentais em Engenharia Eletrotécnica, designadamente Capacidade e Indutância com o fenómeno físico correspondente;
-Compreender propriedades e conceitos fundamentais da Eletrodinâmica, nomeadamente a lei de Faraday, corrente de
deslocamento, assim como a interdependência entre campo elétrico e campo magnético.
-Conhecimento sobre as propriedades magnéticas dos materiais magnéticos e análise quantitativa de circuitos magnéticos
eletroexcitados.

Resultados de aprendizagem e competências

No final desta unidade curricular, o estudante deve ser capaz de:

- usar corretamente as leis que regem os fenómenos eletromagnéticos;

- descrever o Eletromagnetismo como uma teoria unificadora dos vários fenómenos eletromagnéticos observados na Natureza e utilizados nas tecnologias;

- usar vocabulário técnico apropriado para explicar os conceitos e os fenómenos eletromagnéticos;

- descrever aplicações práticas de Eletromagnetismo, tais como, condensadores, resistências, bobinas, motores elétricos, geradores elétricos, transformadores elétricos e circuitos magnéticos;

- ter uma atitude critica perante os resultados finais obtidos, recorrendo à análise dimensional (análise de unidades), a estimativas das ordens de grandeza esperadas, ao estudo da interdependência entre as grandezas envolvidas e ao estudo do comportamento da solução em casos-limite.

Modo de trabalho

Presencial

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

Admite-se que os estudantes têm:

i) conhecimentos de mecânica newtoniana, isto é, que sabem enunciar as três leis de Newton e que são capazes de descrever as forças e os movimentos que produzem;

ii) alguns conhecimentos elementares de estrutura atómica da matéria;

iii) conhecimentos de circuitos elétricos, isto é, conhecem as leis de Ohm e de Kirchhoff e sabem como lidar com resistências, condensadores e bobinas;

iv) alguns conhecimentos sobre vetores (por exemplo, que sabem somar vetores, escrever o raio vetor de posição de uma partícula no espaço tridimensional e calcular os produtos interno e externo de dois vetores) e cálculo elementar (isto é, que sabem derivar e integrar funções simples).

Programa

1) Lei de Coulomb: distribuições discretas e contínuas de carga elétrica.
2) Campo Elétrico; Lei de Gauss.
3) Potencial Eletrostático. As equações de Poisson e de Laplace. Energia eletrostática.
4) Eletrostática de Materiais Condutores: condutores em equilíbrio eletrostático.
5) Capacidade Elétrica e Condensadores.
6) Eletrostática de Materiais Dielétricos.
7) Corrente Elétrica: vetor densidade de corrente. Lei de Ohm. Equação de continuidade
8) Campo Magnético: o campo magnético B; lei de Biot-Savart; lei de Ampère. Equação de Lorentz. Coeficientes de auto-indução
e indução mútua.
9) Materiais Magnéticos: o campo magnético H; tipos de magnetismo. Circuitos Magnéticos.
10) Indução Eletromagnética: lei da indução de Faraday; lei de Lenz. Energia magnética.
11) Corrente de deslocamento; as equações de Maxwell no vácuo e na matéria.

Bibliografia Obrigatória

Umran S. Inan, Aziz S. Inan; Engineering electromagnetics. ISBN: 0-8053-4423-3
David J. Griffiths, Reed College; Introduction to electrodynamics. ISBN: 0-13-805326-X

Bibliografia Complementar

H. Moysés Nussenzveig; Curso de física básica. ISBN: 85-212-0134-6 (vol. 3)
Daniel Fleisch; A student.s guide to Maxwell.s Equations. ISBN: 978-0-521-70147-1 (Livro "de cabeceira" para acompanhar toda a UC. No final do semestre, os estudantes deverão ter adquirido as competências necessárias para utilizar sem dificuldade este livro.)
Daniel Fleisch; A Student's Guide to Vectors and Tensors, Cambridge University Press, 2011. ISBN: 0521171903 (Livro "de cabeceira" para acompanhar toda a UC no respeitante à análise vetorial)
Edward M. Purcell,David J. Morin; Electricity and Magnetism, Cambridge University Press, 2013. ISBN: 1107014026, 9781107014022
Richard Fitzpatrick; Classical Electromagnetism, 1997 (Uma versão gratuita deste livro em PDF encontra-se no URL http://farside.ph.utexas.edu/teaching/em/em.html)
Jorge Loureiro; Eletromagnetismo e Ótica, IST PRESS, 2019. ISBN: 978-989-8481-66-5
Jorge Loureiro; Exercícios de Eletromagnetismo e Ótica, IST Press, 2018. ISBN: 978-989-8481-67-2
Alfredo Barbosa Henriques, Jorge Crispim Romão; Electromagnetismo. ISBN: 972-8469-45-4
Cheng David K.; Field and wave electromagnetics. ISBN: 0-201-12819-5

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Nas aulas teóricas é apresentada a matéria a lecionar, discutem-se e resolvem-se vários problemas ilustrativos dessa mesma matéria. Sempre que for possível, estas aulas incluirão a demonstração de algumas atividades experimentais.

Uma importante parte das aulas práticas consiste na resolução de problemas pelos estudantes. Sempre que for possível, estas aulas incluirão a realização de alguns trabalhos experimentais.

As aulas TEORICAS (T) consistem na exposição da matéria a lecionar e na discussão e resolução pelo docente de exemplos de aplicação.

As aulas TEÓRICO-PRÁTICAS (TP) consistem na discussão e na resolução pelo docente e/ou pelos estudantes, sob supervisão do docente, de problemas propostos (retirados do “caderno de exercícios” da unidade curricular) ilustrativos dessa mesma matéria.

Será também facultada a realização de um trabalho experimental que consiste em estudar o campo  magnético usando o magnetómetro 3D dum smartphone.

Palavras Chave

Ciências Físicas > Física > Electromagnetismo

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Teste	100,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	116,50
Frequência das aulas	45,50
Total:	162,00

Obtenção de frequência

► Assiduidade:

- Para estudantes na 1ª inscrição:
Regime de faltas segundo o regulamento da UP

- Para os restantes estudantes não há critério de assiduidade, isto é, não há marcação de faltas

Fórmula de cálculo da classificação final

► CF = min(0.4*T1 + 0.6*T2 + AF, 20)

ou

► CF = min(0.4*ER1 + 0.6*ER2 + AF, 20).

onde:

CF: classificação final.

T1(T2): Classificação no 1º(2º) teste de avaliação distribuída.

ER1(ER2): Classificação na parte 1(2) do exame da época de recurso, que
avaliam respetivamente a matéria avaliada em T1(T2).

AF: Classificação na avaliação facultativa.

- Teste T1 ou T2 < 6,0 valores não é considerado no cálculo da classificação final.

- Caso um estudante falte a um dos testes, a classificação atribuída a esse teste para o cálculo da classificação final é zero.

Melhoria de classificação

A melhoria de classificação pode ser efetuada realizando o exame de recurso.

Observações

► A componente de avaliação distribuída (AD) consistirá na realização de dois testes.

► A falta justificada a T1 ou T2 permite a realização dessa parte da AD no exame de recurso. A entrega das duas partes do exame substituirá a classificação na avaliação AD já feita.

► Componente de avaliação facultativa:

Realização de um trabalho facultativo que consiste em estudar o campo  magnético usando o magnetómetro 3D dum smartphone.

Este trabalho pode valer até 2 valores.
A classificação obtida, neste trabalho, no ano letivo anterior é válida no presente ano letivo.
A submissão de novo trabalho substitui a classificação obtida no ano letivo anterior.

► Os estudantes devem dedicar ao estudo da unidade curricular cerca de 5,5 horas semanais, além da frequência habitual às aulas.

► O atendimento semanal aos estudantes é realizado mediante combinação direta entre o estudante interessado e o docente.