Eletromagnetismo

Objectivos

Na disciplina de electromagnetismo estudam-se os campos eléctricos e magnéticos estáticos bem como as suas variações temporais, cuja fenomenologia

resultante se encontra sintetizada no formalismo físico-matemático das equações de Maxwell. Estas serão estudadas nas perspectivas diferencial e integral, com

inúmeras aplicações a situações concretas de engenharia.

Pretende-se que os alunos sejam capazes de descrever fenómenos electromagnéticos do quotidiano e descrevê-los matematicamente bem como prever algumas manifestações concretas.

Caracterização geral

Código

10519

Créditos

6.0

Professor responsável

André João Maurício Leitão do Valle Wemans

Horas

Semanais - 6

Totais - 74

Idioma de ensino

Português

Pré-requisitos

A disponibilizar brevemente

Bibliografia

Bibliografia :

R. Resnick, D. Halliday, Física 3, 4th Ed. (disponível na biblioteca da FCT)

M. Alonso and E. Finn, Fundamental University, Volume II Fields and Waves, 2nd Ed, Addison-Wesley 1983 (disponível na biblioteca da FCT).

Método de ensino

Três Aulas Teóricas semanais (cada uma com a duração de 1 h) com utilização de Datashow.

Aulas Teórico-Práticas semanais com a duração de 1h com participação dos alunos na resolução dos problemas.

Aulas práticas com realização trabalhos experimentais em laboratório com grupos de 2 alunos.

Método de avaliação

Artigo 1º – Modo de avaliação de conhecimentos
1. De acordo com o Regulamento de Avaliação da FCT a avaliação em “Electromagnetismo” enquadra-se no tipo Avaliação contínua.
2. Os estudantes têm que obter aprovação nas componentes teórico e prática, cujo funcionamento é descrito nos Art. 2º a 6º. A classificação de cada componente é expressa na escala de 0 a 20 valores e arredondada às unidades.

Artigo 2º – Componente Teórica
1. A classificação da componente teórica (CT) é a média aritmética arredondada às unidades das classificações obtidas nos três testes (a classificação de cada teste é arredondada às unidades) ou a classificação do exame final arredondada às unidades.
2. Os estudantes que obtenham uma classificação CT  igual ou superior a 10 valores obtêm aprovação na componente teórica. 
3. As aulas teóricas têm início na primeira semana de aulas (semana de 9 de Setembro). 

Artigo 3º – Testes e Exame
1. Cada teste incidirá essencialmente sobre toda a matéria leccionada nas aulas teóricas até à aula teórica anterior ao teste.
2. Apesar de a avaliação nos testes não ser cumulativa, e devido à natureza dos assuntos abordados nesta Unidade Curricular, não é excluído que um elemento de avaliação se socorra de conhecimentos respeitantes à matéria avaliada em elemento(s) anterior(es).
3. Se possível os testes realizam-se no horário das aulas do turno teórico, na sala onde normalmente decorrem as lições ou em sala previamente anunciada no CLIP.
4. Pelo número anterior, todos os estudantes abrangidos pela avaliação contínua (tanto em 1ª inscrição ou repetentes) têm obrigatoriamente que estar inscritos no turno teórico.
5. Durante as provas de avaliação (testes teóricos ou  prova prática) os estudantes só poderão ter consigo:
    a. Caneta (teste teórico) e Lápis e borracha (teste prático);
    b. Documento de identificação com fotografia;
    c. Uma calculadora científica; 
6. Durante a realização das provas não é permitida a utilização de aparelhos electrónicos, tais como máquinas de calcular gráficas, “tablets” e telemóveis (os quais devem estar desligados e não podem estar sobre as mesas onde é realizada a prova). 
7. Não é permitido desagrafar as folhas dos cadernos com os enunciados e com as resoluções feitas pelos estudantes na prova.
8. A prova será anulada se não forem satisfeitos os nºs 6 ou 7.
9. Os estudantes que cometam fraude numa prova de avaliação (Teste ou Exame) terão a referida prova anulada, estão automaticamente reprovados na unidade curricular no presente ano lectivo, e perdem a frequência caso já a tenham obtido em anos lectivo anteriores, o que implica que terão que obter frequência no ano lectivo seguinte.

Artigo 4º – Componente Prática
1. As aulas práticas  terão início na 2ª semana de aulas (semana de 16 de Setembro).
2. Na primeira aula prática laboratorial serão:
   a. Apresentadas em pormenor as regras de avaliação desta componente;
   b. Confirmadas presencialmente as inscrições nos turnos;
   c. Constituídos os grupos de trabalho (2 estudantes por grupo);
   d. Efectuada uma revisão sobre o tratamento de dados.
3. No limite das vagas disponíveis, poderão ser aceites mudanças de turno durante a primeira semana de aulas práticas. Para tal, os estudantes deverão contactar o docente das suas aulas de laboratório por correio electrónico (ver Aviso 1, no CLIP).
4. As aulas práticas consistem em aulas de laboratório (AL), cuja calendarização se encontra em "Documentação de Apoio>Outros".
5. Os estudantes que realizem adequadamente os trabalhos terão uma classificação de 10 valores.
6 Os estudantes que satisfaçam o nº anterior obtêm aprovação na componente prática e ficam admitidos a um teste (opcional) de questões de escolha múltipla sobre alguns dos trabalhos laboratoriais (TL) e que tem uma classificação máxima de 10 valores (arredondados às unidades).
7. A classificação da componente prática laboratorial (CP) é dada por: CP = 10+TL.

Artigo 5º – Frequência
1. Os estudantes que satisfaçam o nº 5 do Art. 4º obtêm frequência à unidade curricular.
2. A frequência obtida em anos lectivos anteriores é válida no corrente ano lectivo. Consequentemente, os estudantes que tenham obtido frequência não se podem inscrever nos turnos  práticos.

Artigo 6º – Classificação Final 
1. Os estudantes que satisfaçam, simultaneamente, o nº 2 do Art. 2º e o nº 5 do Art. 4º  (ou o nº 2 do Art.5º) obtêm aprovação na unidade curricular.
2. A classificação final (CF) é o resultado da seguinte expressão aproximado às unidades:
CF=CT×0.75+CP×0.25  ou  CF=CT  para quem tem frequência anterior
3. Os estudantes que na ponderação enumerada no nº 2 obtenham classificação final superior a 16 valores são admitidos a uma prova oral.
4. Na prova oral mencionada no número anterior, os estudantes podem subir ou descer a nota final com a garantia de classificação mínima de 16 valores.
5. A ausência à prova oral referida no número anterior traduz a aceitação por parte do estudante da nota final de 16 valores.
6. Os estudantes reprovam à unidade curricular se não verificarem, simultaneamente, o nº 2 do Art. 2º e o nº 5 do Art. 4º. Os estudantes com frequência anterior terão de verificar, apenas,  o nº 2 do Art. 2º.

Artigo 7º – Melhoria de Nota
1. Os estudantes que pretendam efectuar melhoria de nota devem cumprir, para esse efeito, as formalidades legais de inscrição.
2. Os estudantes que tenham obtido aprovação na Unidade Curricular (na componente laboratorial e na componente teórica) no corrente ano lectivo de 2019/2020, ou no ano lectivo 2018/19, podem melhorar apenas a classificação da componente teórica.
3. Em qualquer dos dois casos referidos no número anterior, as classificações das componentes de avaliação prática (CP) e teórica (CT) contribuem da forma prevista pelos regulamentos em vigor nos anos lectivos correspondentes. 
4. Os estudantes que obtenham classificação final descrita no nº 3 superior a 16 valores são admitidos a uma prova oral. 
5. Na prova oral mencionada no número anterior, os estudantes podem subir ou descer a nota final com a garantia de classificação mínima de 16 valores.
6. A ausência à prova oral referida no número anterior traduz a aceitação por parte do estudante da nota final de 16 valores.
7. Nos restantes casos, não previstos nos números anteriores, o estudante não melhora a classificação.

Artigo 8º – Trabalhadores Estudantes
1. Os estudantes são considerados como detentores do estatuto de Trabalhador Estudante se constarem como tal nas pautas no CLIP.
2. Os estudantes devem, assim que possível, comunicar o seu estatuto ao docente responsável da unidade curricular.
3. Os estudantes que satisfaçam, simultaneamente, o nº 2 do Art. 2º e no º 5 do Art. 4º obtêm aprovação na unidade curricular.
4. Os estudantes detentores do estatuto de Trabalhador Estudante, tal como os restantes estudantes, têm que realizar as provas de avaliação segundo o calendário previamente tornado público.

Artigo 9º – Conduta na Sala de Aula
1. Para que todos beneficiem da experiência de aprendizagem é exigido aos estudantes que respeitem as seguintes regras de conduta na sala de aula:
a. Pontualidade: Os estudantes deverão estar presentes na sala à hora de começo da aula. Os docentes impedirão a entrada dos estudantes que cheguem mais de 5 minutos atrasados;
b. Preparação das aulas e participação nas discussões: A participação activa exige que os estudantes preparem a matéria apresentada e discutida nas aulas, e que contribuam para as discussões;
c. Os telemóveis devem permanecer desligados e guardados até ao fim da aula. Os estudantes que utilizem o telemóvel serão automaticamente convidados a sair da aula;
d. A utilização de computadores portáteis e outros aparelhos electrónicos nas salas de aulas está sujeita à aprovação dos docentes.

Artigo 10º – Outros
1. Os estudantes quando contactarem os docentes através de mensagem electrónica (email) devem indicar no “Assunto (Subject)” a seguinte informação: “Electromagnetismo - Curso-Turno – Nome – Nº de estudante – Assunto”.
2. Não serão respondidas mensagens electrónicas com perguntas cuja resposta conste nos Artigos anteriores ou na página da unidade curricular no CLIP.

Conteúdo

0. Introdução. Organização da disciplina.

1. Interacção Eléctrica
Carga Eléctrica
Força de Coulomb
Campos Escalar e Vectorial
Linhas do Campo Eléctrico
Exemplos
Distribuições de Carga
Campo Eléctrico Devido a uma Linha com Carga
Exemplo
Campo Eléctrico Devido a um Disco Carregado
ExemploIntegral de linha do Campo Eléctrico
Diferença de Potencial Eléctrico
Gradiante de uma Função Escalar
Derivação do Campo a partir do Potencial
Superfícies Equipotenciais
Potencial devido a um conjunto de cargas pontuais
Potencial devido a uma distribuição contínua de cargas
Potencial de um condutor carregado isolado
Relações de Energia num Campo Eléctrico
Energia Potencial Eléctrica de um sistema de cargas
Campo Eléctrico Devido a Um Dipolo Eléctrico
Potencial Eléctrico devido a um Dipolo. Um Dipolo num Campo Eléctrico

2. Campo Eléctrico Estático
Fluxo
Fluxo de um Campo Eléctrico
Exemplo
A Lei de Gauss
As Leis de Gauss e de Coulomb
Condutores Isolados
Aplicação: simetria cilíndrica
Aplicação: simetria planar
Aplicação: simetria esférica
A Lei de Gauss na forma diferencial
As Equações de Laplace e de Poisson
A Polarização da matéria
O Deslocamento Eléctrico
As Condições de Fronteira
A Capacidade Eléctrica
Os Condensadores
Carregar um Condensador
Condensador de Placas Paralelas
Condensador Cilíndrico
Condensador Esférico
Esfera Isolada (a Terra ?)
Energia armazenada em Condensadores
Dieléctricos Polares
Dieléctricos Não-Polares

3. Correntes e Resistência
Movimento de Cargas
Sentido da Corrente
Densidade de Corrente
Resistência e Resistividade
A Lei de Ohm
Circuitos Eléctricos
Símbolos para Elementos de Circuitos
Determinação da Corrente numa Malha
Resistência Interna
Associação de Resistências em Série
Circuitos com várias Malhas. Associação de Resistências em Paralelo
Potência em Circuitos Eléctricos
Potência dissipada numa Resistência

4. Interacção Magnética
O magnetismo
A força de Lorentz
Movimento de partículas carregadas em campo magnético
Força magnética exercida num condutor com corrente
O campo magnético produzido por uma corrente
Forças entre correntes paralelas
O Momento Dipolar Magnético

5. O Campo Magnético Estático
A lei de Ampère para o campo magnético
Fluxo Magnético.
A Lei de Ampère na forma diferencial
As Condições de Fronteira
Magnetização da matéria
As Condições de Fronteira

6. Campo Electromagnético Dependente do Tempo
A Indução Electromagnética
O princípio da indução electromagnética
A Lei de Faraday-Henry
A Lei de Lenz
Campos eléctricos induzidos
A Lei de Faraday-Henry na forma diferencial
O Princípio da Conservação da Carga
A Lei de Ampère-Maxwell
A Lei de Ampère-Maxwell na forma diferencial
As Equações de Maxwell

7. Circuitos Eléctricos Dependentes do Tempo
A auto-indutância
O circuito RL série
A energia do campo magnético
FEM variáveis no tempo
A corrente alternada
O transformador
Resistência, condensador e bobina em circuitos de c.a.
A potência em circuitos de c.a.

Cursos

Cursos onde a unidade curricular é leccionada: