Ondas Electromagnéticas

Código:

EEC0021

Sigla:

OELE

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Telecomunicações
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2014/2015 - 1S

Ativa?	Sim
Página Web:	http://paginas.fe.up.pt/~mines/OE/
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica 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
MIEEC	51	Plano de estudos oficial	3	-	8	63	216

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Os principais objectivos da disciplina são dotar os alunos de conhecimentos técnicos (CDIO 1.1 a 1.3) relativos a: • Fenómenos ondulatórios em linhas de transmissão • Fenómenos transitórios em linhas de transmissão • Propagação de ondas electromagnéticas planas em meios sem e com perdas • Polarização de ondas electromagnéticas • Energia transportada por uma onda • Incidência de ondas em diferentes meios e com diferentes ângulos • Propagação guiada de ondas electromagnéticas • Radiação de ondas electromagnéticas • Princípios de funcionamento de antenas Inclui-se também nesta disciplina o desenvolvimento de aptidões pessoais e profissionais no que diz respeito ao raciocínio em engenharia (CDIO 2.1).

Resultados de aprendizagem e competências

 

O aluno deve ser capaz de identificar e compreender os principais requisitos, limitações, parâmetros e fundamentos associados à geração, propagação e radiação de ondas electromagnéticas. Em particular, deve ser capaz de

a.       compreender as caraterísticas ondulatórias da tensão e corrente em linhas de transmissão

b.       analisar linhas de transmissão como elementos de circuitos

c.       compreender os fenómenos transitórios em linhas de transmissão

d.       projetar adaptadores de impedância

e.       compreender o mecanismo físico dos guias de onda

f.         compreender o comportamento de diferentes guias de onda

g.       determinar os modos de propagação e as suas caraterísticas principais

h.       calcular a frequência de oscilação das cavidades

i.         compreender o princípio de operação de fibras óticas

j.         compreender o fenómeno da radiação

k.       reconhecer diferentes tipos de antenas

l.         compreender os parâmetros fundamentais de antenas

m.     calcular os parâmetros de antenas lineares finas

 

Modo de trabalho

Presencial

Programa

1. Revisão: fasores, equações de Maxwell, equação de onda escalar e unidimensional. 2. Linhas de Transmissão. Modelo eléctrico de uma linha de transmissão. Equações gerais. Propagação de ondas em linhas de transmissão. Fluxo de potência. Linhas terminadas com impedância arbitrária. O diagrama de Smith. Adaptação de impedâncias. Transitórios 3. Ondas electromagnéticas planas. Equações de Maxwell. Equação de onda e equação de Helmholtz. Ondas planas em meios infinitos sem perdas: velocidade de fase; impedância intrínseca; efeito de Doppler; polarização de ondas planas. Ondas planas em meios com perdas: constantes de propagação, atenuação e de fase; meios dieléctricos com poucas perdas e meios bons condutores; distância de propagação. Velocidade de grupo. O fluxo de energia electromagnética e o vector de Poynting. Interface entre meios diferentes: condições fronteira; leis de Snell da reflexão e da refracção; reflexão total, coeficientes de reflexão e de transmissão; ângulo de Brewster. 4. Guias de onda, cavidades e fibras ópticas. Ondas electromagnéticas em guias de onda. Ondas transversais electromagnéticas; ondas transversais magnéticas; ondas transversais eléctricas. Guias de onda de placas paralelas: ondas TM e ondas TE; velocidade de transporte da energia; atenuação. Guias de onda rectangulares: ondas TM e ondas TE; atenuação. Guias de onda circulares: funções de Bessel; ondas TM e ondas TE. Cavidades: cavidades rectangulares e circulares; factor de qualidade. Guias dieléctricos planares: ondas TM e ondas TE; relação entre análise modal e óptica geométrica; índice de refracção gradual. Guias dieléctricos cilíndricos: ondas híbridas; equação característica; fibras ópticas monomodo e multimodo. 5. Antenas e radiação. O dipolo eléctrico elementar. O dipolo magnético elementar. Padrão de radiação de uma antena. Parâmetros de antenas. Antenas lineares finas. Grupos de antenas.

Bibliografia Obrigatória

Cheng, David K.; Field and wave electromagnetics. ISBN: 0-201-12819-5

Bibliografia Complementar

Kraus, John D.; Electromagnetics with applications. ISBN: 0-07-116429-4
Inan, Umran S.; Engineering electromagnetics. ISBN: 0-8053-4423-3
Demarest, Kenneth R.; Engineering electromagnetics. ISBN: 0-02-328521-4

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

•Aulas teóricas: aulas expositivas onde se introduzem os conceitos e as ferramentas matemáticas necessárias à compreensão da matéria leccionada. •Aulas teórico-práticas: aulas para discussão e resolução de problemas ilustrativos do conteúdo da disciplina. Estas aulas incluirão também a resolução de exercícios simples para avaliação.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	55,00
Trabalho escrito	45,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	140,00
Frequência das aulas	0,00
Total:	140,00

Obtenção de frequência

Para obter frequência à disciplina é necessário: •não exceder o limite legal de faltas às aulas teórico-práticas, isto é, 25% do número de aulas teórico-práticas; •classificação mínima de 35% na componente distribuída de avaliação.

Fórmula de cálculo da classificação final

A avaliação da disciplina é do tipo avaliação distribuída com exame final, e divide-se em duas componentes: 1.COMPONENTE DISTRIBUÍDA (D). Esta componente compreende a realização de 10 exercícios para avaliação nas aulas práticas, sendo a classificação desta componente dada pela média dos 7 melhores exercícios. 2. EXAME FINAL (E). Consiste na realização de uma prova escrita, sem consulta bibliográfica. Nesta prova só será permitida a utilização de um formulário (que será fornecido). A classificação final (C) obtém-se combinando a classificação do exame e a nota de avaliação distribuída usando a seguinte fórmula: C = 0.55*E + 0.45*D, onde todas as classificações se encontram na escala de 0 a 20 valores. A aprovação à disciplina exige uma classificação mínima no exame de 35%. Notas finais superiores ou iguais a 19 valores podem ficar condicionadas à realização de uma prova adicional.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Estão dispensados de frequentar a disciplina os alunos trabalhadores estudantes e os alunos com frequência a Ondas Electromagnéticas em ano lectivo anterior. Os alunos dispensados de frequência serão avaliados através da realização de um exame final, sendo a classificação a atribuir ao aluno igual a 100 % da classificação desse exame. Contudo, estes alunos poderão optar por frequentar a disciplina, devendo para isso inscrever-se numa turma prática. Esta opção é irreversível. As condições para a obtenção de frequência neste caso são as referidas atrás.

Melhoria de classificação

A melhoria de classificação é feita por exame final escrito, sendo a classificação a atribuir igual à classificação obtida no exame final, no caso de haver melhoria. Caso contrário, o aluno mantém a classificação anteriormente obtida.