Electromagnetismo

Código:

F102

Sigla:

F102

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2011/2012 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Física e Astronomia
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Física

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L:AST	52	Plano de Estudos a partir de 2008	1	-	7,5	-
L:B	0	Plano de estudos a partir de 2008	3	-	7,5	-
L:CC	0	Plano de estudos de 2008 até 2013/14	3	-	7,5	-
L:F	58	Plano de estudos a partir de 2008	1	-	7,5	-
L:G	0	P.E - estudantes com 1ª matricula anterior a 09/10	3	-	7,5	-
		P.E - estudantes com 1ª matricula em 09/10	3	-	7,5	-
L:M	1	Plano de estudos a partir de 2009	3	-	7,5	-
L:Q	0	Plano de estudos Oficial	3	-	7,5	-
MI:EF	74	Plano de Estudos a partir de 2007	1	-	7,5	-

Língua de trabalho

Português

Objetivos

•Obter formação de base em Electromagnetismo.
•Derivar e apresentar as leis e métodos do Electromagnetismo numa perspectiva fenomenológica.
•Estabelecer ligações e paralelismos entre o Electromagnetismo e a Mecânica usando conceitos como força e energia.
•Evidenciar a importância do conceito de campo na formulação das leis do Electromagnetismo e enquanto entidade mediadora das interacções físicas.
•Aplicar, no contexto do electromagnetismo, conceitos e métodos da Análise Vectorial e do Cálculo Integral no espaço.
•Apresentar e descrever aplicações relevantes do Electromagnetismo em ciência e tecnologia.

Programa

1. Introdução
2. Electrostática no vácuo.
Electrização, cargas e conservação da carga eléctrica; condutores, isoladores e semicondutores. Força de Coulomb e sobreposição linear. Campo eléctrico de carga pontual. Linhas do campo eléctrico. Dipolo eléctrico. Movimento de partículas carregadas electricamente em campos eléctricos. Acção de um campo eléctrico sobre um dipolo. Distribuições contínuas de carga eléctrica, densidades de carga; exemplos de campo eléctrico de distribuições contínuas de carga. O expoente -2 da lei de Coulomb. Lei de Gauss do campo eléctrico na forma integral; exemplos de aplicação. Campo eléctrico numa superfície com carga. Condutores em equilíbrio electrostático.
3. Potencial e energia potencial eléctrica.
Energia potencial e potencial do campo de uma carga pontual. Carácter conservativo do campo electrostático; relação entre campo e potencial. Potencial de um sistema de cargas pontuais e de distribuições contínuas de carga; potencial do dipolo eléctrico; exemplos. Superfícies equipotenciais e linhas de campo. Energia potencial eléctrica de um sistema de cargas pontuais.
4. Capacidade, condensadores e dieléctricos.
Sistemas de condutores carregados e conceito de capacidade; exemplos de cálculo de capacidade. Materiais dieléctricos e polarização. Dieléctrico num condensador plano; densidades de carga de polarização. Campo eléctrico no exterior e no interior de um dieléctrico e susceptibilidade eléctrica. Forma integral da lei de Gauss com dieléctricos. Armazenamento de energia num condensador plano, no vácuo e com dieléctrico. Densidade de energia do campo no vácuo e num dieléctrico. Deslocamento relativo entre as armaduras de um condensador plano isolado ou ligado à fonte; pressão electrostática. Associações de condensadores em paralelo e em série.
5. Corrente eléctrica estacionária.
Portadores de carga, intensidade de corrente eléctrica, densidade de corrente. Condução num metal; condutividade eléctrica do metal. Lei de Ohm. Resistência eléctrica; exemplos. Lei de Joule. Equação de continuidade da carga eléctrica. Força electromotriz de um gerador; resistência interna de um gerador não ideal. Associações de resistências em série e em paralelo. Circuitos em corrente constante. Leis de Kirchhoff; exemplos. Circuito RC. Descarga e carga de um condensador: energia fornecida pela fonte, energia dissipada na resistência e energia eléctrica no condensador. Amperímetro e voltímetro.
6. Campo magnetostático no vácuo: força magnética.
Força magnética sobre uma carga pontual móvel e sobre um elemento de corrente eléctrica. Movimento de partículas carregadas em campos magnéticos e eléctricos; exemplos. Força e momento de força de campos magnéticos sobre espiras de corrente; momento magnético e dipolo magnético. Galvanómetro de d'Arsonval.
7. Corrente eléctrica estacionária e campo magnético no vácuo.
Campo magnético de uma carga pontual em movimento; força magnética entre cargas móveis. Campo magnético de uma distribuição de corrente eléctrica; lei de Biot e Savart; exemplos; campo dipolar. Campo axial de solenoide. Definição SI de ampère. Forma integral da lei de Gauss magnética; linhas de campo magnético. Forma integral da lei de Ampère; exemplos.
8. Indução magnética.
Lei de Faraday, forma integral. Força electromotriz devida a campo variável temporalmente e devida a deslocamentos espaciais. A lei de Lenz. Força electromotriz e intensidade de corrente induzida em diversas situações. Funcionamento de um gerador e de um motor. Conceitos de auto e mútua indutância. Circuito RL. Energia magnética; densidade volúmica de energia magnética. Campos não-estacionários, indução magnética e indução eléctrica; conservação da carga e corrente de deslocamento. Equações de Maxwell de campos não-estacionários no vácuo.
9. Magnetismo na matéria.
Magnetização e densidades de corrente de magnetização. Susceptibilidade magnética. Paramagnetismo, ferromagnetismo e diamagnetismo.

Bibliografia Obrigatória

P. A. Tipler; Physics for scientists and engineers, Worth Publishers, 1991
R. Blum, D. E. Roller; Physics, 2nd Vol., Holden-Day, 1982
E. M. Purcell; Electricity and Magnetism, McGraw-Hill, 1965
M Alonso and E. J. Finn; Physics, Addison-Wesley, 1996
D. J. Griffiths; Introduction to Electrodynamics, Prentice-Hall, 1999
J. R. Reitz, F. J. Milford, R. W. Christy; Foundations of Electromagnetic Theory, Addison-Wesley, 1993
P. Lorrain, D. Corson, F. Lorrain; Campos e ondas electromagnéticas, Fundação Calouste Gulbenkian, 2000
R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands; The Feynmam Lectures on Physics, Addison-Wesley, 1964

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teóricas de exposição e discussão dos temas abordados, apresentando exemplos para a compreensão dos conceitos, leis e técnicas de cálculo. Aulas teórico-práticas de resolução de exercícios e problemas. Aulas de prática computacional de aprendizagem de um código em Phyton e resolução numérica de problemas simples.

Palavras Chave

Ciências Físicas > Física > Electromagnetismo

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Descrição	Tipo	Tempo (Horas)	Peso (%)	Data Conclusão
Participação presencial (estimativa)	Participação presencial	68,60
	Total:	-	0,00

Obtenção de frequência

1. Presença obrigatória nas aulas teórico-práticas e de prática computacional (TP, PC). Haverá registo de presença nas aulas TP e PC. Os alunos que excedam o limite de faltas (1/4 do total das aulas TP’s e PC's previstas) serão excluídos de frequência. [PC: 3 sessões de 2 horas = 6 horas por turma].

2. Os alunos que frequentaram efetivamente no ano letivo anterior de 2010-11 (i.e., obtiveram frequência sem estar dispensados de aulas TP e PC em 2010-11) estão dispensados de frequentar estas componentes letivas. Contudo, não estão dispensados da realização das componentes de avaliação distribuída. A dispensa de aulas TP e PC deverá ser solicitada no início do semestre letivo (semana de 27 de Fevereiro), por registo na "turma de dispensa" na secretaria do DFA.

Fórmula de cálculo da classificação final

A avaliação dos conhecimentos é composta pelos seguintes itens:

1. exame final (0-14 valores)
2. mini-testes (0-6 valores)

- Serão realizados 3 mini-testes em aulas TP, em semanas a intervalar ao longo do semestre letivo.
- Será realizado exame final, em que os estudantes devem obter um mínimo de 7 valores (na escala de 0 - 20). No exame final serão incluídas questões sobre tópicos abordados nas aulas de prática computacional.

Melhoria de classificação

A melhoria da classificação final (épocas Normal, Recurso, Especial) será apenas relativa à componente de exame final.