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Física II

Código: EIC0014     Sigla: FISI2

Áreas Científicas
Classificação Área Científica
OFICIAL Física

Ocorrência: 2014/2015 - 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 186 Plano de estudos a partir de 2009/10 2 - 6 56 162

Docência - Responsabilidades

Docente Responsabilidade
Jaime Enrique Villate Matiz Regente

Docência - Horas

Teóricas: 2,00
Teórico-Práticas: 2,00
Tipo Docente Turmas Horas
Teóricas Totais 1 2,00
Jaime Enrique Villate Matiz 2,00
Teórico-Práticas Totais 8 16,00
Maria Helena Sousa Soares de Oliveira Braga 8,00
Jaime Enrique Villate Matiz 8,00

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

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, do magnetismo e dos circuitos elétricos

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 unidade curricular Física 1 é também aproveitado para facilitar a resolução de problemas e para visualizar campos elétricos e magnéticos.

Resultados de aprendizagem e competências

Para obter aprovação nesta unidade curricular, os estudantes devem ser capazes de:

  • Analisar circuitos elétricos simples e explicar o seu funcionamento.
  • Identificar fenómenos eletromagnéticos na sua experiência quotidiana.
  • Usar princípios físicos para explicar o funcionamento dos aparelhos elétricos.
  • Avaliar diferentes dispositivos elétricos com funções semelhantes (por exemplo: ecrãs de CRT, plasma, LCD e LED) apontando as vantagens e desvantagens de cada um.

Modo de trabalho

Presencial

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

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.

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. Estado estacionário de circuitos com condensadores.

  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. Estado transitório dos circuitos. 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; Eletricidade, Magnetismo e Circuitos, 2012. ISBN: 978-972-99396-2-4 (Disponível em http://def.fe.up.pt/pt/Eletricidade,_Magnetismo_e_Circuitos)

Bibliografia Complementar

Villate, Jaime E.; Electromagnetismo. ISBN: 972-773-010-8
Herman J. Blinchikoff, Anatol I. Zverev; Filtering in the time and frequency domains. ISBN: 1-884938-17-7
Eugene Hecht ; José Manuel N. V. Rebordão; Óptica. ISBN: 972-31-0542-X
Steve Adams, Jonathan Allday; Advanced Physics. ISBN: 0-19-914680-2
Jaime E. Villate; Dinâmica e Sistemas Dinâmicos, edição do autor, 2012. ISBN: 978-972-99396-1-7 (disponível em http://def.fe.up.pt)

Observações Bibliográficas

O livro pode ser consultado e copiado livremente em http://def.fe.up.pt/pt/Eletricidade,_Magnetismo_e_Circuitos

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Esta é uma unidade curricular prática, com um método de ensino ativo e com recurso a equipamento de laboratório e ferramentas informáticas de e-learning e sistema de computação algébrica (CAS).

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, componentes de circuitos, apontamentos, perguntas de escolha múltipla e problemas. Os estudantes devem resolver em grupo as perguntas de escolha múltipla e alguns dos problemas. Os restantes problemas, no respetivo 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.

Software

Maxima
Moodle

Palavras-chave

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

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação Peso (%)
Exame 60,00
Participação presencial 0,00
Teste 40,00
Total: 100,00

Componentes de Ocupação

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

Obtenção de frequência

Assiduidade


Para serem avaliados é exigido que os estudantes cumpram a condição de assiduidade, que consiste em não exceder o número limite de faltas correspondente a 25% das aulas previstas. Estão dispensados da verificação das condições de assiduidade os estudantes inscritos como trabalhador estudante e os estudantes que tenham cumprido a condição de assiduidade em algum dos dois anos anteriores.

Componente distribuida da avaliação


A componente distribuída da avaliação (40% da nota final) é igual à média aritmética dos 2 minitestes. É exigida uma nota mínima de 6 valores nessa componente distribuída para poder realizar qualquer um dos exames (época normal, recurso ou época especial). Os trabalhadores estudantes estão dispensados da componente distribuída sendo a sua nota final igual à nota obtida no exame. Os estudantes que já tenham obtido uma nota da componente distribuída em ocorrências anteriores da unidade curricular, poderão optar por serem avaliados novamente e, nesse caso, a nota da componente distribuída será a mais elevada entre a que obtiverem este ano e a que foi obtida anteriormente.

Minitestes


Serão realizados 2 minitestes nos dias 24 de outubro e 12 de dezembro. Os minitestes são feitos dentro do horário das aulas teóricas. Nas notas dos minitestes e no cálculo da componente distribuída da avaliação usam-se duas casas decimais.

Faltas aos testes


A falta não justificada a algum dos minitestes implica uma nota de 0. As faltas devidamente justificadas, dentro do prazo legal, dão direito à realização do teste em falta, numa data a combinar.

Fórmula de cálculo da classificação final

Sendo D a nota obtida na componente distribuída e E a nota do exame, a nota final calcula-se com a fórmula seguinte:

Máximo ( E; 0.4*D + 0.6*E )

Assim, se a componente distribuída for mais elevada que a nota do exame, a componente distribuída terá um peso de 40% e o exame 60%. Mas se a nota do exame for mais elevada, a componente distribuída será ignorada e a nota final será igual à nota do exame.

No exame final não é exigida qualquer nota mínima e as notas são arredondadas a uma casa decimal. A nota final é arredondada para um inteiro (9.5 arredonda-se para 10, mas 9.4999 arredonda-se para 9).

Provas e trabalhos especiais

Nenhuma.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Aos estudantes dispensados de frequentar e obter a nota mínima na componente distribuída não lhes é exigida nenhuma prova ou trabalho adicional antes do exame. A nota final é igual à nota obtida no exame final, arredondada para um inteiro.

Melhoria de classificação

Como está estipulado no artigo 10º do regulamento de avaliação, os estudantes podem efetuar melhoria de classificação de exame realizado, uma única vez, na época normal ou época de recurso imediatamente subsequente àquela em que obtiveram aprovação e em que a unidade curricular tenha exame previsto. Se esse exame imediatamente subsequente for na ocorrência seguinte da unidade curricular, não será necessário frequentar novamente.

Os estudantes que ainda não aprovaram a unidade curricular mas que já têm nota da componente distribuída obtida em ocorrências anteriores, podem tentar melhorar essa nota frequentando novamente a unidade curricular e realizando os testes.

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, preparem previamente em casa o capítulo que será abordado em cada aula teórico-prática. Aconselha-se também a consulta regular dos anúncios e mensagens de fóruns publicados no servidor de e-learning.

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