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Física II

Código: EMM0008     Sigla: FISI2

Áreas Científicas
Classificação Área Científica
OFICIAL Física

Ocorrência: 2018/2019 - 1S Ícone do Moodle

Ativa? Sim
Página Web: https://moodle.up.pt/course/view.php?id=719
Unidade Responsável: Departamento de Engenharia Física
Curso/CE Responsável: Mestrado Integrado em Engenharia Metalúrgica e de Materiais

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla Nº de Estudantes Plano de Estudos Anos Curriculares Créditos UCN Créditos ECTS Horas de Contacto Horas Totais
LCEEMG 19 Plano de estudos oficial a partir de 2008/09 2 - 6 56 162
MIEMM 34 Plano de estudos oficial a partir de 2006/07 2 - 6 56 162

Docência - Responsabilidades

Docente Responsabilidade
Maria José Fernandes Vaz Lourenço Marques Regente

Docência - Horas

Teórico-Práticas: 2,00
Práticas Laboratoriais: 2,00
Tipo Docente Turmas Horas
Teórico-Práticas Totais 1 2,00
Maria José Fernandes Vaz Lourenço Marques 2,00
Práticas Laboratoriais Totais 2 4,00
Joana dos Santos Brojo Ascenso 2,00
Maria João Barbosa Regufe 2,00
Mais informaçõesA ficha foi alterada no dia 2018-09-19.

Campos alterados: Métodos de ensino e atividades de aprendizagem, Fórmula de cálculo da classificação final, Bibliografia Complementar, Bibliografia Obrigatória, Componentes de Avaliação e Ocupação, Observações, Programa, Obtenção de frequência, Bibliografia Obrigatória, Componentes de Avaliação e Ocupação, Observações, Obtenção de frequência, Fórmula de cálculo da classificação final, Métodos de ensino e atividades de aprendizagem, Bibliografia Complementar

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

A unidade curricular Física II visa dotar os estudantes com conhecimento operacional (cf. Resultados da aprendizagem e competências) em Circuitos eléctricos e Electromagnetismo que são áreas do conhecimento absolutamente fundamentais para a engenharia contemporânea. Em particular, as leis físicas abordadas explicam um vasto leque de tecnologias, desde motores, instrumentos, sensores, até redes de transporte de energia e informação ou radiação electromagnética. Permitem também compreender em parte o comportamento electromagnético dos materiais que têm uma crescente utilidade tecnológica.

Durante esta unidade curricular os estudantes irão:

  1. a) desenvolver intuição física discutindo e analisando situações de carácter electromagnético observadas na natureza e utilizados em dispositivos, identificando as leis físicas que os regem;
  2. b) modelizar essas situações, fazendo uso de aproximações, usando ferramentas analíticas e numéricas, com sentido crítico.
  3. c) medir no laboratório grandezas electromagnéticas, numa variedade de situações, com sentido crítico, comparando com previsões dos modelos.

 

A unidade curricular integra-se essencialmente nos descritores “1. Conhecimento e Raciocínio Científico-Técnicos” e “2. Aptidões pessoais e profissionais” do sistema de qualidade CDIO (Conceiving - Designing - Implementing - Operating). Nomeadamente: a) “1.1. Conhecimentos de ciências fundamentais”; “1.2. Conhecimentos nucleares de Engenharia (Ciências de Engenharia)”; c) “2.1. Pensamento e resolução de problemas de Engenharia”; d) “2.2. Experimentação e descoberta do conhecimento”. É também trabalhado parcialmente o descritor “3.1. Trabalho em grupo” de “3. Aptidões interpessoais”.

Ao nível do sistema de qualidade EUR-ACE a unidade curricular integra-se essencialmente no descritor “Conhecimento e compreensão” e, em menor escala, nos descritores “Análise de Engenharia” e “Comunicação e Trabalho em Equipa”.

Resultados de aprendizagem e competências

Concretamente no final da unidade curricular espera-se que os estudantes:

a) Descrevam as grandezas, os conceitos e leis físicas que regem os Circuito eléctricos e o Electromagnetismo, com rigor matemático, fazendo uso correcto do vocabulário científico e identificado domínios de validade.
b) Identifiquem várias componentes dos circuitos eléctricos (fontes, baterias, resistências, condensadores, indutores), analisem e modelem circuitos em que estes estão presentes, em regime contínuo, transitório e forçado sinusoidal, avaliando a razoabilidade dos resultados obtidos.
c) Construam circuitos e meçam grandezas electromagnéticas (corrente, tensão, resistência, capacidade, intensidades de campo magnético e eléctrico) em laboratório, fazendo uso de multímetros, osciloscópios e outros sensores, estimando erros associados às medições, sendo críticos em relação aos resultados obtidos e respeitado regras de segurança laboratorial.
d) Calculem os campos eléctrico e magnético criados por distribuições de carga e de corrente em situações estáticas ou quase-estáticas, usando ferramentas analíticas e numéricas, identificando as simetrias presentes. Apliquem esses modelos a situações reais.
e) Argumentem que o campo electromagnético é uma única entidade regida pelas leis da electrodinâmica, identificando situações onde a indução electromagnética está presente, modelizando analítica e numericamente situações simples de relevância geral. Expliquem as ondas electromagnéticas como um fenómeno electrodinâmico, calculando algumas propriedades simples.
f) Analisem em situações electromagnéticas a energia em jogo, calculando a energia armazenada em campos, cargas ou correntes.
g) Modelizem em situações simples o campo electromagnético em materiais dieléctricos e magnéticos, identificando cargas de polarização e correntes de magnetização. Descrevam fenómenos electromagnéticos na matéria (e.g. a condução eléctrica em semicondutores, o efeito piezoeléctrico ou o diamagnetismo).
i) Trabalhem em grupo, organizando e repartindo tarefas, executando e justificando os passos seguidos na sua tarefa, ouvindo criticamente as justificações dos outros membros do grupo em relação às suas tarefas.
j) Assumam um postura de trabalho respeitando valores éticos, desenvolvendo um estudo continuado ao longo do semestre, verificando as aprendizagens através das ferramentas de auto-avaliação e do feedback do docente e colegas de estudo.

Modo de trabalho

Presencial

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

A disciplina pressupõe o domínio pelos estudantes das matérias leccionadas em Física I e Análise Matemática II.

Programa


  1. O campo eléctrico: força entre cargas; campo electrostático de distribuições discretas e contínuas de carga; a lei de Gauss.

  2. A carga, a corrente  e a tensão eléctricas.

  3. Circuitos de corrente contínua: aproximações, leis de Kirchoff, componentes de circuitos (resistências, condensadores e indutâncias), potência, medição de grandezas eléctricas, circuitos equivalentes de Thevenin e de Norton, segurança eléctrica.

  4. Resposta transitória de circuitos RC e RL, oscilações em circuitos LC e RLC.

  5. Circuitos de corrente alternada: fasores, impedância e admitância, circuitos equivalentes de Thévenin e Norton, potências instantânea, média e aparente e factor de potência, medição de grandezas eléctricas sinusoidais.

  6. O campo magnético: força entre correntes; campo magnetostático de distribuições de corrente; a lei de Biot-Savart; a lei de Ampère.

  7. Electrodinâmica: força de Lorentz; indução electromagnética; lei de Faraday; Lei de Lenz, as equações de Maxwell.

  8. Energia electromagnética: energia potencial electrostática; potencial electrostático; coeficientes de auto-indução e indutância mútua; energia magnética; energia no campo electromagnético.


(se o tempo permitir)
Electromagnetismo na matéria: condução e resistência eléctrica; electrostática dos condutores; capacidade eléctrica; materiais dieléctricos e magnéticos.

Bibliografia Obrigatória

Jaime E. Villate; Teoria Eletromagnética, 2015. ISBN: 978-972-99396-4-8 (Disponível em http://def.fe.up.pt)
Paul A. Tipler; Física para cientistas e engenheiros: vol 2 Electricidade e magnetismo, ótica, 2000. ISBN: 85-216-1463-2

Bibliografia Complementar

Paulo J.V. Garcia; Apontamentos e fichas das aulas teorico-práticas e práticas, 2011
Nussenzveig, H. Moysés; Curso de física básica. ISBN: 85-212-0134-6 (vol. 3)
Charles K. Alexander, Matthew N. O. Sadiku; Fundamentals of electric circuits. ISBN: 0-07-115126-5
J. A. Brandão Faria; Análise de Circuitos, IST - Instituto Superior Técnico, 2013. ISBN: 9789898481207

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teórico-práticas/práticas: exposição de conceitos pelo docente e sua ilustração com exemplos de aplicação. 

Aulas práticas:  resolução de problemas pelos estudantes com o apoio dos docentes. Em algumas aulas terão lugar laboratórios.

Sítio Moodle: disponibilização das apresentações power-point da aulas, recursos multimédia, folhas de exercícios, testes de auto-avaliação, informações gerais sobre a disciplina, resultados da avaliação.

Atendimento aos alunos: acompanhamento personalizado esclarecendo dúvidas sobre a teoria e aplicações.



Software

spyder

Palavras Chave

Ciências Físicas > Física > Electromagnetismo

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação Peso (%)
Teste 50,00
Trabalho laboratorial 50,00
Total: 100,00

Componentes de Ocupação

Designação Tempo (Horas)
Estudo autónomo 53,00
Frequência das aulas 56,00
Total: 109,00

Obtenção de frequência

Os estudantes previamente inscritos à u.c. obtêm frequência quando:

- Obtenham a classificação de 10 (dez) valores na componente de laboratório.

- A nota do laboratório (se superior a 10 valores) transita do ano anterior.

Os estudantes com a primeira inscrição na u.c. obtêm frequência quando:

- Não ultrapassem as 4 faltas às aulas práticas;

- Obtenham a classificação de 10 (dez) valores na componente de laboratório.

Os estudantes sem frequência não se poderão apresentar ao exame de recurso.

Fórmula de cálculo da classificação final

A avaliação consistirá em:

 - TI: teste intercalar;

 - TF: teste final;

 - L1, L2: dois laboratórios em datas predefinidas;

Uma nota mínima de 10 (dez) valores na componente laboratorial é necessária para obtenção de frequência e, consequentemente, para a aprovação à UC.

O aluno só terá aprovação à UC se obtiver uma nota superior a 5,0 valores em cada um dos dois testes E se a média dos dois testes for superior a 7,0 valores.

Se ((L1+L2)/2 ≥ 10,0) e Se (TI e TF ≥ 5,0) e ((TI+TF)/2 ≥7,0), a nota final NF é dada pela seguinte fórmula:

NF=(TI+TF+L1+L2)/4 );


Estudantes com NF > 16 valores poderão ser objecto de prova oral complementar: POC. A nota final nestes casos é max(16, POC).

Provas e trabalhos especiais

n.a.

Trabalho de estágio/projeto

n.a.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Os alunos que durante o presente ano lectivo têm estatuto de trabalhador estudante ou militar estão dispensados da frequência e obrigatoriedade da componente distribuída da avaliação. Os alunos nas condições anteriores que optem por não se submeter à avaliação distribuída do presente ano lectivo ou não queiram usar a nota de frequência do ano anterior estão admitidos a exame de recurso sendo a classificação final a nota do exame de recurso. Neste caso o exame final poderá ter uma componente laboratorial.

Os alunos com estatuto de dirigente associativo não estão dispensados da avaliação distribuída.

Caso existam estudantes inscritos que não falem Português, as aulas continuarão a realizar-se em Português. Será definido um acompanhamento tutorial para cada estudante. A componente laboratorial em grupo mantém-se.

Melhoria de classificação

Através de exame de Recurso. O exame de recurso poderá ter uma componente laboratorial.

Observações

Horário de atendimento M José Marques: 5ª  10h00-12h00, gabinete H114.

Os alunos devem dedicar ao estudo da disciplina entre 4 a 6 horas semanais, além da normal frequência às aulas teórico-práticas e práticas.

O aluno que não puder comparecer nas datas agendadas a um ou aos dois testes de avaliação distribuida, seja qual for o motivo,  poderá obter aprovação à UC no exame de recurso. A nota final à UC será a média do exame de recurso com a componente laboratorial.

Qualquer tentativa de fraude durante o processo de avaliação distribuída leva à perda de frequência e não admissão ao exame de recurso.

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