Física II

Código:

EIC0014

Sigla:

FISI2

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2020/2021 - 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	213	Plano de estudos a partir de 2009/10	2	-	6	56	162

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.

Bibliografia Obrigatória

Jaime E. Villate; Eletricidade, Magnetismo e Circuitos, 3ª edição, Edição do autor, 2019. ISBN: 978-972-99396-6-2 (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
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

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.