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Física II

Código: EIC0014     Sigla: FISI2

Áreas Científicas
Classificação Área Científica
OFICIAL Física

Ocorrência: 2018/2019 - 1S

Ativa? Sim
Página Web: https://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 195 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
Luís Miguel Fortuna Rodrigues Martelo 2,00
Joana Cassilda Rodrigues Espain de Oliveira 6,00
Jaime Enrique Villate Matiz 8,00
Mais informaçõesA ficha foi alterada no dia 2018-09-19.

Campos alterados: Componentes de Avaliação e Ocupação, Obtenção de frequência

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, Edição do autor, 2015. ISBN: 978-972-99396-2-4 (Disponível em http://def.fe.up.pt/eletricidade)

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

Observações Bibliográficas

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

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 na sala de computadores 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 algumas atividade práticas ou simulações, apontamentos, perguntas de escolha múltipla e problemas. Os estudantes deverão 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 adicionais sobre o material do livro de texto. 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 (https://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

Condições de aprovação
A única condição de aprovação para o trabalhador-estudante é obter uma classificação final mínima de 10 valores. Para obter aprovação, os restantes estudantes devem cumprir três condições, na ordem seguinte: 1º Assiduidade. 2º Classificação mínima de 5 valores na componente distribuída da avaliação. 3º Classificação final mínima de 10 valores. As duas primeiras condições podem já ter sido cumpridas em qualquer ano anterior; nesse caso o estudante pode optar por não repetir as condiçoes já cumpridas (frequeentar as aulas teórico-práticas e obter a nota mímima na média dos testes), passando à condição seguinte.

Condição de assiduidade
Considera-se que um estudante cumpre a assiduidade se, tendo estado inscrito numa das turmas teórico-práticas, não exceder o número limite de faltas correspondente a 25% das aulas previstas para essa turma. Por exemplo, se esitiver inscrito numa turma que tem 11 aulas durante o semestre, o estudante pode ter duas faltas, mas não três, porque 3 ultrapassa 25% de 11. O número de aulas dos estudantes em regime de transferência ou de reingresso são contadas a partir da data regular da inscrição; por exemplo, se o estudante foi inscrito numa turma numa data em que faltam 7 aulas, poderá faltar a uma dessas aulas, mas não a duas, porque 2 ultrapassa 25% de 7.

Componente distribuída da avaliação
A componente distribuída da avaliação (40% da nota final) é igual à média aritmética de 2 minitestes. O estudante que já obteve a classificação mínima na componente distribuída num ano anterior pode tentar melhorá-la realizando novamente os minitestes (não precisa frequentar novamente as aulas); se a classifiacação obtida este ano for menor do que a anterior, prevalece a nota anterior.

Justificação de faltas
As faltas podem ser justificadas apresentado um documento comprovativo no secretariado do MIEIC, até uma semana após a data em questão.

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 )

Nomeadamente, 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 uma nota mínima e as notas atribuídas serão 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, ...)

Os estudantes dispensados de frequentar e obter a nota mínima da componente distribuída não precisam de fazer nenhuma prova ou trabalho adicional antes do exame. A nota final será igual à nota obtida no exame final, arredondada para um inteiro.

Melhoria de classificação

Os estudantes podem efetuar melhoria de classificação de exame realizado, uma única vez, até à época de recurso do ano letivo subsequente àquela em que obtiveram aprovação. A classificação final na unidade curricular é a mais elevada, entre aquela que havia sido obtida inicialmente e a que resultar da melhoria de classificação efetuada. A classificação da componente distribuída pode ser melhorada em anos posteriores realizando novamente os dois testes (consulte a secção "Componente distribuída da avaliação").

Observações

Para acompanhar convenientemente a matéria, recomenda-se 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. Os conceitos físicos abordados nesta disciplina só podem ser realmente asimilados refletindo neles durante todo o semestre. Recomenda-se também consultar regularmente os anúncios e mensagens nos fóruns do servidor de e-learning.
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