Electromagnetismo

Código:

F102

Sigla:

F102

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2015/2016 - 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	3	Plano de Estudos a partir de 2008	1	-	7,5	-
L:B	0	Plano de estudos a partir de 2008	3	-	7,5	-
L:F	81	Plano de estudos a partir de 2008	1	-	7,5	-
L:G	1	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	5	Plano de estudos a partir de 2009	3	-	7,5	-
L:Q	0	Plano de estudos Oficial	3	-	7,5	-
MI:EF	63	Plano de Estudos a partir de 2007	1	-	7,5	-

Língua de trabalho

Português

Objetivos

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

Resultados de aprendizagem e competências

Capacidade de resolver situações físicas básicas envolvendo questões de eletricidade, magnetismo e eletromagnetismo, de solucionar problemas básicos desses tópicos, e de estabelecer ligações a situações experimentais simples. 

Modo de trabalho

Presencial

Programa

1. Introdução 2. Eletrostática no vácuo. Eletrização, cargas e conservação da carga elétrica; condutores, isoladores e semicondutores. Força de Coulomb e sobreposição linear. Campo elétrico de carga pontual. Linhas do campo elétrico. Dipolo elétrico. Movimento de partículas carregadas eletricamente em campos elétricos. Ação de um campo elétrico sobre um dipolo. Distribuições contínuas de carga elétrica, densidades de carga; exemplos de campo elétrico de distribuições contínuas de carga. O expoente -2 da lei de Coulomb. Lei de Gauss do campo elétrico na forma integral; exemplos de aplicação. Campo elétrico numa superfície com carga. Condutores em equilíbrio eletrostático. 3. Potencial e energia potencial elétrica. Energia potencial e potencial do campo de uma carga pontual. Caráter conservativo do campo eletrostático; relação entre campo e potencial. Potencial de um sistema de cargas pontuais e de distribuições contínuas de carga; potencial do dipolo elétrico; exemplos. Superfícies equipotenciais e linhas de campo. Energia potencial eléctrica de um sistema de cargas pontuais. 4. Capacidade, condensadores e dielétricos. Sistemas de condutores carregados e conceito de capacidade; exemplos de cálculo de capacidade. Materiais dielétricos e polarização. Dielétrico num condensador plano; densidades de carga de polarização. Campo elétrico no exterior e no interior de um dielétrico e suscetibilidade elétrica. Forma integral da lei de Gauss com dielétricos. Armazenamento de energia num condensador plano, no vácuo e com dielétrico. Densidade de energia do campo no vácuo e num dielétrico. Deslocamento relativo entre as armaduras de um condensador plano isolado ou ligado à fonte; pressão eletrostática. Associações de condensadores em paralelo e em série. 5. Corrente elétrica estacionária. Portadores de carga, intensidade de corrente elétrica, densidade de corrente. Condução num metal; condutividade elétrica do metal. Lei de Ohm. Resistência elétrica; exemplos. Lei de Joule. Equação de continuidade da carga elétrica. Força eletromotriz 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 elétrica 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 elétrica. Movimento de partículas carregadas em campos magnéticos e elétricos; exemplos. Força e momento de força de campos magnéticos sobre espiras de corrente; momento magnético e dipolo magnético. Galvanómetro de d'Arsonval. 7. Corrente elétrica 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 eletromotriz devida a campo variável temporalmente e devida a deslocamentos espaciais. A lei de Lenz. Força eletromotriz 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 elétrica; 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. Suscetibilidade magnética. Paramagnetismo, ferromagnetismo e diamagnetismo.

Bibliografia Obrigatória

P. A. Tipler; Physics for scientists and engineers, Worth Publishers, 1991
D. J. Griffiths; Introduction to Electrodynamics, Prentice-Hall, 1999
E. M. Purcell; Electricity and Magnetism, McGraw-Hill, 1965

Bibliografia Complementar

R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands; The Feynmam Lectures on Physics, Addison-Wesley, 1964
R. Blum, D. E. Roller; Physics, 2nd Vol., Holden-Day, 1982
M Alonso and E. J. Finn; Physics, Addison-Wesley, 1996
P. Lorrain, D. Corson, F. Lorrain; Campos e ondas electromagnéticas, Fundação Calouste Gulbenkian, 2000
J. R. Reitz, F. J. Milford, R. W. Christy; Foundations of Electromagnetic Theory, Addison-Wesley, 1993

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

Designação	Peso (%)
Exame	60,00
Teste	30,00
Trabalho laboratorial	10,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	133,50
Frequência das aulas	69,00
Total:	202,50

Obtenção de frequência

1. Presença nas aulas teórico-práticas (TP). Haverá registo de presença nas aulas TP. Os alunos que excedam o limite de faltas (1/4 das aulas TP’s dadas) serão excluídos de frequência.


2. Presença nas aulas de prática computacional (PC). As aulas de prática computacional (3 sessões de 2 horas = 6 horas por turma) são obrigatórias. Haverá registo de presença. Os alunos faltem a mais do que uma aula serão excluídos de frequência.


3. Entrega dos problemas de aula e realização do teste de prática computacional. A não entrega de 2/3 (dois terços) dos problemas de aula ou a falta no teste de prática computacional implica perda de frequência.

Os alunos que frequentaram efetivamente no ano letivo anterior de 2014/15 (i.e., obtiveram frequência sem estar dispensados de aulas TP e PC em 2014/15) estão dispensados de frequentar estas componentes letivas. Contudo, não estão dispensados da realização das componentes de avaliação distribuída (problemas e prática computacional). A dispensa de aulas TP e PC deverá ser solicitada no início do semestre letivo (até dia 26 de fevereiro de 2016), por registo na "turma de dispensa".

Importante: Os alunos podem mudar de turma TP na primeira semana de aulas, mediante a autorização do docente da “turma de chegada” e conhecimento do docente da “turma de partida”.

Fórmula de cálculo da classificação final

A avaliação dos conhecimentos é composta pelos seguintes itens:

1. exame final
2. seis problemas
3. prova de prática computacional

- Serão realizados individualmente seis problemas nas aulas TP, um em cada duas semanas. O problema será indicado pelo Professor do conjunto das duas folhas de problemas referentes à semana em causa e à anterior. Cada conjunto de problemas será disponibilizado aos alunos com uma semana de antecedência. Cada problema deverá ser resolvido nos 20 minutos finais da aula TP. Cada problema, completamente correto, valerá 1 valor, pelo que a realização perfeita dos 6 problemas garante 6 valores da classificação final.

- O exame de prática computacional (PC) contará, se completado corretamente, com 2 valores para a classificação final.

- Para que a avaliação da componentes “Problemas” e “Prática Computacional” sejam consideradas, os alunos devem obter no exame final um mínimo de 8,0 valores em 20.

- A classificação final será obtida a partir da pontuação obtida nos problemas (6 valores), no exame de PC (2 valores), e no exame final (12 valores).

- Não há melhoria nem recurso à componente Prática Computacional e Problemas de aula.

Melhoria de classificação

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