Física II

Código:

EIC0014

Sigla:

FISI2

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2011/2012 - 1S

Ativa?	Sim
Página Web:	http://def.fe.up.pt/eic0014
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Física
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Engenharia Informática e Computação

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIEIC	162	Plano de estudos a partir de 2009/10	2	-	6	56	162

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

1- INTRODUÇÃO
Atualmente o processamento, armazenamento e transmissão de informação são feitos usando fenômenos eletromagnéticos. Consequentemente, a formação de base de um engenheiro informático deve incluir o estudo da eletricidade e o magnetismo.

2- OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Esta unidade curricular visa dotar os estudantes com conhecimentos básicos de eletromagnetismo e processamento de sinais. A abordagem é experimental, com recurso a experiências simples que os estudantes podem realizar durante as aulas teórico-práticas para consolidar os conhecimentos teóricos e adquirir experiência no uso dos instrumentos de medição. O Sistema de Computação Algébrica (CAS) usado na Física 1 é também aproveitado para facilitar a resolução de problemas e para visualizar campos elétricos e magnéticos.

3- CONHECIMENTO PRÉVIO NECESSÁRIO
Espera-se que os estudantes inscritos já tenham frequentado as unidades curriculares Física 1 e Complementos de Matemática, do primeiro ano, ou unidades curriculares equivalentes.

4- RESULTADOS DE APRENDIZAGEM
Para serem aprovados nesta unidade curricular, os estudantes deverão ser capazes de:
- Analisar circuitos elétricos simples e explicar o seu funcionamento.
- Reconhecer fenómenos eletromagnéticos na sua experiência quotidiana.
- Usar princípios físicos para explicar o funcionamento dos aparelhos elétricos.
- Avaliar diferentes dispositivos elétricos que realizem funções semelhantes (exemplo: ecrãs de CRT, plasma, LCD, OLED, etc) apontando as vantagens e desvantagens de cada um.

Programa

1- Eletrostática. Estrutura atómica. Cargas e forças elétricas. Condutores e isoladores.

2- Eletricidade. Potencial eletrostático. Fontes de força eletromotriz. Condutores, semicondutores e diódos. Corrente elétrica. Potência elétrica. Lei de Ohm. Resistência. Supercondutividade. Associações de resistências.

3- Capacidade elétrica. Condutores isolados. Condensadores. Energia eletrostática. Associações de condensadores.

4- Circuitos de corrente contínua. Diagramas de circuitos. Leis dos circuitos. Método das malhas. Circuitos RC.

5- Campo e potencial elétricos. Campo e potencial produzidos por sistemas de sistemas de cargas pontuais. Linhas de campo e superfícies equipotenciais. Pontos críticos do campo elétrico. Fluxo elétrico. Lei de Gauss. Campo e potencial nos condutores.

6- Campo magnético. Forças magnéticas. Torque e momento magnético. Lei de Ampère. Espiras e bobinas.

7- Indução eletromagnética. Campo elétrico induzido. Leis de Faraday e de Lenz. Geradores de corrente alternada. Indutância. Autoindução.

8- Processamento de sinais. Equações diferenciais dos circuitos. Função de transferência. Constantes de tempo. Impedância generalizada. Associações de impedâncias.

9- Circuitos de corrente alternada. Funções sinusoidais. Fasores. Tensão alternada. Impedância complexa. Potência dissipada nos circuitos. Filtros de frequência. Função de resposta. Ressonância.

10- Ondas eletromagnéticas e luz. Equações de Maxwell. Campos induzidos. Campo eletromagnético no vácuo. Equação de onda. Ondas planas polarizadas. Ondas harmónicas. Espetro eletromagnético. Teorias ondulatória e corpuscular da luz. Díodos emissores de luz (LED).

Bibliografia Obrigatória

Jaime E. Villate; Física 2. Electricidade e Magnetismo, edição do autor, 2011. ISBN: 978-972-99396-2-4 (Disponível em http://www.villate.org/livros)

Bibliografia Complementar

Villate, Jaime E.; Electromagnetismo. ISBN: 972-773-010-8

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Esta é uma disciplina prática, com um método de ensino ativo e com recurso a equipamento de laboratório e ferramentas informáticas de e-learning, algebra computacional e simulações.

As aulas teórico-práticas decorrem no estúdio de física do DEF (sala B233). Em cada aula os estudantes trabalham em grupo num dos terminais da sala, com acesso à Web e ao material disponibilizado que inclui instrumentos de medição e componentes de circuitos, simulações, apontamentos, perguntas de escolha múltipla e problemas. Os estudantes devem resolver em grupo as perguntas de escolha múltipla e alguns dos problemas do capítulo correspondente à aula. Os restantes problemas do capítulo constituem trabalho para casa.

Nas aulas teóricas são realizadas demonstrações experimentais e são dados esclarecimentos sobre o material do livro de texto, tentando, dentro do possível, não repetir as mesmas explicações dadas no livro.

O apoio à disciplina, incluindo publicação de apontamentos, material a usar nas aulas teórico-práticas, correções/resoluções dos testes e exames, lançamento de classificações e contato com os docentes, através de fóruns, é feito através do servidor de e-learning (http://def.fe.up.pt/eic0014) que permite acesso público, excepto a secção de avaliação que é restrita aos alunos inscritos.

Durante as aulas teórico-práticas são realizados 6 mini-testes de vinte minutos, sem datas marcadas. A maior parte dos mini-testes são constituidos por 8 perguntas de escolha múltipla, mas também podem consistir num problema ou a realização de um relatório de uma experiência. As perguntas e problemas usados nos mini-testes são semelhantes às perguntas e problemas do livro. Em cada aula teórico-prática o estudante deve estar preparado para ser avaliado, no fim da aula, sobre a matéria dessa aula e da aula anterior.

O exame final é composto por uma primeira parte com 2 problemas, e uma segunda parte com 15 perguntas de escolha múltipla.

Nos mini-testes e nos exames é permitida a consulta de um formulário e o uso de calculadora ou aplicação informática para realização de cálculos. Poderá ser usado o formulário disponibilizado na página da disciplina ou um formulário feito pelo próprio estudante, sem exceder uma folha A4.

Software

Moodle
Maxima

Palavras Chave

Ciências Físicas > Física
Ciências Físicas > Física > Electromagnetismo
Ciências Físicas > Física > Electrónica

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Descrição	Tipo	Tempo (Horas)	Peso (%)	Data Conclusão
Participação presencial (estimativa)	Participação presencial	46,00
Participação nas actividades da plataforma de e-learning	Trabalho escrito	26,00
Exame final	Exame	4,00
	Total:	-	0,00

Componentes de Ocupação

Descrição	Tipo	Tempo (Horas)	Data Conclusão
Preparação do exame	Estudo autónomo	20
Estudo fora das aulas	Estudo autónomo	66
	Total:	86,00

Obtenção de frequência

A Classificação de Frequência é a média aritmética das melhores 5 notas obtidas nos 6 mini-testes. Nas classificações dos mini-testes usa-se uma casa decimal, mas a nota de frequência é arredondada para um inteiro entre 0 e 20 (as normas de avaliação assim o exigem).

Obtém frequência todo o estudante regularmente inscrito que:
1- Não ultrapasse o máximo permitido de faltas às aulas teórico-práticas (25%) (Normas Gerais de Avaliação, Art 4º, Nº 1);
2- Tenha obtido uma Classificação de Frequência igual ou superior a 6 valores.

Estão dispensados de frequência os estudantes nas condições previstas no número 3 do Art 4º das Normas Gerais de Avaliação, nomeadamente os esutdantes militares, trabalhadores-estudantes ou que tenham obtido frequência à unidade curricular no ano lectivo anterior (os estudantes com estatuto de dirigente associativo ou atleta de alta competição não estão dispensados de frequência).

Os estudantes que não estejam dispensados de frequência e que não tenham obtido frequẽncia não podem ser admitidos em nenhum dos exames.

Fórmula de cálculo da classificação final

Sendo F a classificação de frequência e E a nota do exame, a nota final calcula-se com a fórmula seguinte:

Máximo ( E; 0.4*F+0.6*E )

Nomeadamente, a nota de frequência tem um peso de 40% e o exame 60%, mas a nota de frequência não faz diminuir a nota do exame: se assim for, a nota final ficará igual à nota do exame.

A nota do exame terá uma casa decimal e a nota de frequência é um número inteiro. A nota final será arredondada para um inteiro (as normas de avaliação assim o exigem; 9.5 arredonda-se para 10, mas 9.4999 arredonda-se para 9).

Provas e trabalhos especiais

Nenhuma.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Os exames das épocas especiais (finalização de curso e estudantes portadores de Estatutos Especiais) têm o mesmo formato dos exames da época normal. Os estudantes com estatuto de Militar ou Estudante-Trabalhador que não tenham classificação de frequência não precisam de fazer nenhuma prova adicional.

Melhoria de classificação

Como está previsto nas regras de avaliação da FEUP, os estudantes que já tenham aprovado a disciplina podem fazer melhoria da nota obtida, na época de recurso ou épocas especiais do mesmo ano em que obtiveram aprovação, ou em qualquer uma das épocas do ano letivo seguinte. Nesse caso deverão fazer a inscrição para melhoria dentro dos prazos previstos. Devera informar-se na secretaria sobre as datas e condições de inscrição.
A nota de melhoria é obtidá com a mesma fórmula da secção "Cálculo da Classificação Final".

Observações

Aconselha-se, para conveniente acompanhamento da matéria, um tempo de trabalho fora das aulas de, no mínimo, 3 horas por semana. Espera-se que todos os estudantes inscritos, independentemente de estar ou não a frequentar as aulas, estudem cada semana, em casa, o capítulo correspondente a essa semana; em cada aula teórico-prática o estudante deveria estar já familiarizado com os apontamentos dessa aula para que a aula seja uma oportunidad de consolidação de conhecimentos.

Aconselha-se a consulta regular da página da disciplina no servidor de e-learning, onde são colocados todos os elementos de estudo.