Eletrónica

Código:

FIS2008

Sigla:

FIS2008

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2020/2021 - 1S

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:F	12	Plano de Estudos Oficial	2	-	6	56	162
MI:EF	67	Plano estudos a partir do ano letivo 2017/18	2	-	6	56	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Tendo por base a compreensão dos fenómenos electromagnéticos que suportam o funcionamento dos circuitos eléctricos e da electrónica, pretende-se comunicar os conceitos e estruturas centrais da teoria dos circuitos eléctricos e da electrónica analógica, e transmitir o enquadramento da electrónica digital com descrição dos seus princípios e blocos fundamentais. É também objectivo procurar que a perspectiva da utilização da electrónica na instrumentação esteja sempre presente, assim como situar a evolução histórica deste domínio da Ciência e da Tecnologia e apontar tendências para desenvolvimentos futuros.

Resultados de aprendizagem e competências

A frequência com aproveitamento desta disciplina deverá possibilitar ao estudante:

•  Proporcionar bases sólidas para estudos mais avançados nestas disciplinas.

 Pretende-se também que a envolvência em que se desenvolve esta unidade curricular seja indutora de reflexão e de orientações de vida as quais, à sua escala, contribuam para um futuro de sustentabilidade saudável para a Civilização Humana.

Modo de trabalho

Presencial

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

Aqueles que decorrem da sequência de lecionação do curso.

Programa

PROGRAMA

0)   A História do Electrão

Este capítulo desenrola-se ao longo de todo o semestre e pretende proporcionar ao estudante a perspectiva da evolução da nossa compreensão dos fenómenos eléctricos e magnéticos desde a antiguidade até aos dias de hoje. Inclui uma secção relativa a aplicações tecnológicas com suporte direto nas propriedades do electrão.

 

1)   Apresentação da Unidade Curricular + Algumas Reflexões

• Apresentação da Unidade Curricular
• Religião, Arte e Ciência
• Ciência e Tecnologia

2)    Introdução e Contexto Histórico 

• Electricidade
• A versatilidade da Ação Eléctrica
• Carga Eléctrica e Corrente Eléctrica
• Contexto Histórico

  

3)    Ação Eléctrica 

• Força Eléctrica e Campo Eléctrico
• Potencial Eléctrico
• Corrente Eléctrica
• Electricidade e Células
• Membrana Celular e Informação  

4)     Ação Electromagnética 

• Cargas e Movimento
• Campo Magnético
• Força Electromagnética
• Magnetismo e Velocidade da Luz
• Electromagnetismo
• Equações de Maxwell e Matéria
• Polarização Eléctrica e Polarização Magnética
• Ondas Electromagnéticas
• A Luz  

5)    Considerações Básicas Sobre Corrente Eléctrica e Circuitos

 

• Corrente Eléctrica e Velocidade de Arrastamento
• Lei de Ohm
• Força Electromotriz
• Circuito Eléctrico e Sistemas Eléctricos
• Elementos Básicos de Sistemas Eléctricos
• Resistências
• Potência Eléctrica
• Lei de Joule e uma Implicação Surpreendente
• Instrumentos para Análise e Projecto de Circuitos Eléctricos
• Associação de Resistências
• Divisor de Tensão e de Corrente
• Transformação Triângulo-Estrela
• Ponte de Wheatstone
• Leis de Kirchhoff
• Técnica das Tensões de Nó e Técnica das Correntes de Malha
• Teorema de Thevenin e de Norton
• Princípio da Sobreposição
• Ligação de Circuitos Eléctricos
• Simetrias e Conservação da Energia

  

6)   Condensadores e Bobinas 

• Bobinas, Princípio Físico
• Condensadores, Princípio Físico
• Tensão e Corrente em Resistências, Bobinas e Condensadores
• Associação de Bobinas
• Associação de Condensadores
• Resposta Temporal de Circuitos RC e RL
• Resposta Temporal de Circuitos RLC

  

7)   Corrente Alternada 

• Tensões Variáveis
• Fasores, Resistências, Bobinas e Condensadores
• Lei de Ohm Generalizada
• Leis de Kirchhoff para Fasores
• Associação de Impedâncias
• Transformação Triângulo-Estrela
• Potência Eléctrica
• Potência Média, Potência Reativa e Potência Aparente
• Aplicações 

8)   Energia Elétrica e Baterias

• Geração da Energia Eléctrica
• Centrais de Geração de Energia Eletrica
• Centrais Hidroeléctricas em Portugal
• Centrais Térmicas Portugal
• Centrais Nucleares (Fissão)
• Centrais Eólicas
• Centrais Fotoelétricas
• Centrais Nucleares (Fusão)
• O Transformador
• Sistemas de Distribuição de Energia Eléctrica
• Um Problema de Correntes…
• Tesla
• Baterias  

9)    Semicondutores e Díodos

• Os Circuitos Eléctricos/Eletrónica antes da Era dos Semicondutores
• Semicondutores
• Junção p-n
• Díodo
• Díodo Zener
• Díodo Emissor de Luz (LED)
• Fotodíodo
• Circuitos com Díodos – Fontes de Tensão Contínua
• Circuitos com Díodos – Limitadores
• Circuitos com Díodos – Fixadores de Nível DC
• Circuitos com Díodos – Multiplicadores de Tensão
• Díodos em Circuitos Lineares e Não-lineares 

10)     Transístores

• A Necessidade de um Elemento Amplificador em Circuitos
• Válvulas
• Transístor
• Transístor Bipolar - Princípio Físico
• Transístor Bipolar – Curvas Características
• Transístor Bipolar – Configurações de Amplificação
• Transístor de Efeito de Campo - Princípio Físico
• Transístor de Efeito de Campo – Estruturas JFET, MOSFET
• Transístor de Efeito de Campo – Configurações de Amplificação
• Comparação dos Transístores Bipolares e dos Transístores de Efeito de Campo
• Transístores e a Eletrónica de Dois Níveis (Eletrónica Digital)
• Transístores: Perspectiva Histórica, a Atualidade, o Futuro  

11)  Amplificação 

• Amplificação – Conceitos Gerais
• O Conceito de Realimentação
• Amplificação com Realimentação
• Amplificadores Operacionais
• Características Gerais
• Amplificadores Operacionais - Configurações de Amplificação
• Computação Analógica
• Comparadores 

12)   Linguagem e Lógica Binária 

• Linguagem
• A Linguagem da Matemática
• A Linguagem Binária
• Lógica Boleana
• Lógica Combinatória
• Considerações Gerais sobre a Lógica Sequencial
• Implementação Electrónica das Funções Lógicas  

13)  A Passagem para o Mundo Digital 

• Considerações Gerais
• Teorema da Amostragem
• Codificação Binária
• Conversores Analógicos-Digitais: Principais Configurações
• Conversores Digitais Analógicos: Principais Configurações
• Não Esquecer: O Mundo Não é Digital …  

14)   Informação

• Considerações Gerais Sobre Informação
• Como se Define Informação?
• Informação e Entropia
• Informação na Física Clássica
• Informação na Física Quântica
• Sistemas Quânticos de Informação
• Computação Quântica  

15)  Electrónica no Futuro

• A Dificuldade em Prever o Futuro
• Miniaturização
• O Problema da Dissipação da Potência Elétrica
• Electrónica Flexível
• Os Memristors
• Que Eletrónica no Futuro?
• Exercício Analítico – Como Será Este Curso em 2070?

Bibliografia Obrigatória

Bélanger P. R.; Introduction to circuits with electronics. ISBN: 0-03-064008-3

Bibliografia Complementar

Pedro Guedes de Oliveira, Dinis Magalhães Santos; Eletrónica - Uma Visão de Projeto, U. PORTO EDIÇÕES, 2018. ISBN: 978-989-746-164-4
Wilson J. A.; Basic electronics. ISBN: 0-07-070670-0
Nilsson James W.; Electric circuits. ISBN: 0-13-032120-6

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

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

Componentes de Ocupação

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

Obtenção de frequência

Participação em 2/3 das aulas teórico-práticas.

Fórmula de cálculo da classificação final

Provas e trabalhos especiais

Observações

O Juri da unidade curricular é constituído por

• Jose Luis Campos Oliveira Santos


• Pedro Alberto da Silva Jorge


• Manuel Joaquim Bastos Marques