Eletrónica
Áreas Científicas |
Classificação |
Área Científica |
OFICIAL |
Física |
Ocorrência: 2023/2024 - 1S
Ciclos de Estudo/Cursos
Língua de trabalho
Português
Objetivos
Tendo por base a compreensão dos fenómenos electromagnéticos que suportam o funcionamento dos circuitos elétricos e da eletrónica, pretende-se comunicar os conceitos e estruturas centrais da teoria dos circuitos elétricos e da eletrónica analógica, e transmitir o enquadramento da eletrónica digital com descrição dos seus princípios e blocos fundamentais.
É também objectivo procurar que a perspectiva da utilização da eletrónica 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:
- A compreensão da evolução histórica do conhecimento em circuitos elétricos e em eletrónica;
- A compreensão dos conceitos fundamentais que suportam a fenomenologia elétrica e eletrónica, assim como de ferramentas analíticas e de projecto que possibilitem ao estudante capacidade de intervenção nestes domínios;
- 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 elétricos e magnéticos desde a antiguidade até aos dias de hoje. Inclui uma secção relativa a aplicações tecnológicas com suporte direto nas propriedades do eletrão.
1) Apresentação da Unidade Curricular + Algumas Reflexões
- Apresentação da Unidade Curricular
- Religião, Arte e Ciência
- Ciência e Tecnologia
2) Introdução e Contexto Histórico
- Eletricidade
- A versatilidade da Ação Elétrica
- Carga Elétrica e Corrente Elétrica
- Contexto Histórico
3) Ação Eléctrica
- Força Elétrica e Campo Elétrico
- Potencial Elétrico
- Corrente Elétrica
- Eletricidade e Células
- Membrana Celular e Informação
4) Ação Electromagnética
- Cargas e Movimento
- Campo Magnético
- Força Eletromagnética
- Magnetismo e Velocidade da Luz
- Eletromagnetismo
- Equações de Maxwell e Matéria
- Polarização Elétrica e Polarização Magnética
- Ondas Eletromagnéticas
- A Luz
5) Considerações Básicas Sobre Corrente Elétrica e Circuitos
- Corrente Elétrica e Velocidade de Arrastamento
- Lei de Ohm
- Força Eletromotriz
- Circuito Elétrico e Sistemas Elétricos
- Elementos Básicos de Sistemas Elétricos
- Resistências
- Potência Elétrica
- Lei de Joule e uma Implicação Surpreendente
- Instrumentos para Análise e Projecto de Circuitos Elétricos
- 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 Elétricos
- 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 Elétrica
- Potência Média, Potência Reativa e Potência Aparente
- Aplicações
8) Energia Elétrica e Baterias
- Geração da Energia Elétrica
- Centrais de Geração de Energia Eletrica
- Centrais Hidroelétricas em Portugal
- Centrais Térmicas Portugal
- Centrais Nucleares (Fissão)
- Centrais Eólicas
- Centrais Fotoelétricas
- Centrais Nucleares (Fusão)
- O Transformador
- Sistemas de Distribuição de Energia Elétrica
- Um Problema de Correntes…
- Tesla
- Baterias
9) Semicondutores e Díodos
- Os Circuitos Elétricos/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) 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 2074?
Bibliografia Obrigatória
Pedro Guedes de Oliveira, Dinis Magalhães Santos; Eletrónica - Uma Visão de Projeto, U. PORTO EDIÇÕES, 2018. ISBN: 978-989-746-164-4
Bibliografia Complementar
Acácio Amaral; Eletrónica Analógica, Edições Sílabo, 2017. ISBN: 9789726188773
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
Os assuntos propostos podem ser encontrados em vasta literatura. No entanto, considera-se importante a presença do estudante nas aulas teóricas pois a abordagem da lecionação procura comunicar uma perspectiva abrangente e induzir uma aquisição integrada de conhecimento nestes domínios.
Palavras Chave
Ciências Físicas > Física > Electrónica
Ciências Físicas > Física > Electrónica > Electrónica aplicada
Tipo de avaliação
Avaliação por 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
Avaliação por exame final
Provas e trabalhos especiais
Observações
O Juri da unidade curricular é constituído por
- Jose Luis Campos Oliveira Santos
- Carla Susana Santana Carmelo Rosa