Eletromagnetismo

Código:

L.EEC013

Sigla:

EMAG

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2022/2023 - 1S

Ativa?	Sim
Página Web:	https://sigarra.up.pt/feup/pt/conteudos_adm.list?pct_pag_id=249640&pct_parametros=pv_ocorrencia_id=499474
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Física
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	398	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 electromagnéticos, incluindo como cargas produzem campos elétricos, e como
correntes são responsáveis por campos de indução magnética;
-Identificar grandezas fundamentais em Enegenharia Electrotécnica, designadamante Capacidade e Indutância com o fenómeno
físico correspondente;
-Compreender propriedades e conceitos fundamentais da Electrodinâmica, nomeadamente a lei de Faraday, corrente de
deslocamento, assim como a interdependência entre campo eléctrico 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 correctamente 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 eléctrica.
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 problemas ilustrativos dessa mesma matéria.

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.

Palavras Chave

Ciências Físicas > Física > Electromagnetismo

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Teste	40,00
Exame	60,00
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 estudantes com duas ou mais inscrições:
Para estes estudantes não há critério de assiduidade, isto é, não há marcação de faltas

► A componente de avaliação distribuída (AD) consistirá na realização de um teste presencial.

O teste será cotado na escala de 0 a 20 valores, sendo essa a classificação a atribuir a cada estudante.

Para estudantes com mais do que uma inscrição:

Com frequência no ano anterior:

OU mantêm a classificação de avaliação distribuída (neste caso, não necessitam de se inscrever numa turma TP)

OU podem, irreversivelmente, optar por se submeter à avaliação distribuída no presente ano letivo (tal como "estudantes de 1ª inscrição"), anulando a classificação de avaliação distribuída anterior.

Sem frequência no ano anterior:

OU

 submetem-se à AD no presente ano letivo, bastando apresentar-se ao teste

OU comparecem apenas ao exame final, realizando este exame para 20 valores.

 

Independentemente da classificação obtida na avaliação distribuída, todos os estudantes podem comparecer ao exame final.

EXPLICAÇÃO DA AVALIAÇÃO DISTRIBUÍDA:

► A avaliação distribuída consistirá na realização de um teste presencial.

► O teste tem uma duração máxima de 1h30 minutos, sendo composto por questões de escolha múltipla mais 1 questão de resposta aberta, sobre a matéria lecionada desde o início do semestre até à data a indicar.

► O teste será cotado na escala de 0 a 20 valores, sendo essa a classificação a atribuir a cada estudante.

 
Componente de avaliação facultativa:

Realização de um trabalho facultativo que consiste em estudar o campo  magnético no exterior da FEUP usando um smartphone.

Este trabalho pode valer até 1 valor se a classificação final do exame for superior a 8,0 valores.

 

 

Fórmula de cálculo da classificação final

Se a classificação no exame (EX) for inferior a 8,0 valores (mínimo para obter aprovação), a classificação final será a do exame. Caso contrário, a classificação final (CF) será dada por:

CF = Máximo (0,4*AD + 0,6*EX ; EX)+AF

onde:

 

CF - Classificação Final (0-20 valores)
EX - Exame Final (0-20 valores)

AD – Classificação do teste de Avaliação Distribuída (0-20 valores)

AF- Avaliação facultativa- medição do campo B usando um smartphone.

Provas e trabalhos especiais

n.a.

Trabalho de estágio/projeto

n.a.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

- Os estudantes que durante o atual ano letivo estão ao abrigo de estatuto especial (TE) estão dispensados frequência. Tal como já referido, poderão obter aprovação por testes ou por exame final.

Melhoria de classificação

Exame final cotado para 20 valores (época de recurso).

A classificação final será calculada do seguinte modo:

CF = MAX (CFN, 0,4*AD + 0,6*R, R) onde

CFN é a classificação final na época normal (de 0 a 20 valores), AD a classificação de avaliação distribuída (de 0 e 20 valores) e R a classificação no exame final da época de recurso (de 0 a 20 valores).

Observações

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

- Qualquer tentativa de FRAUDE durante o processo de avaliação distribuída leva à perda de frequência e não admissão a exame.

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