Eletromagnetismo Avançado
Objetivos
O objectivo desta unidade curricular é providenciar um tratamento avançado da teoria da electromagnetismo clássico. No final desta unidade curricular o estudante terá adquirido conhecimentos, aptidões e competências em:
- Processos físicos que ocorrem em sistemas electromagnéticos dinâmicos;
- Processos físicos relacionados com a propagação de ondas electromagnéticas no espaço;
- Processos físicos relacionados com a propagação de ondas electromagnéticas na matéria.
Caracterização geral
Código
11512
Créditos
3.0
Professor responsável
António Carlos Simões Paiva
Horas
Semanais - 3
Totais - 42
Idioma de ensino
Português
Pré-requisitos
Electromagnetismo
Análise I, II e III
Bibliografia
Principal
J. F. Cochran and B. Heinrich, Applications of Maxwell’s Equations, do Open Education Resource (OER) LibreTexts Project ("download" livre).
Secundária
R. P. Feynman, R. B. Leighton, and M. Sands, The Feynman Lectures on Physics II
Jorge Loureiro, Eletromagnetismo e Ótica, IST Press, 2019 (parcial)
Mais avançados:
D. J. Griffiths, Introduction to Electrodynamics, 4/Ed, Cambridge Press, 2017
P. Lorrain, D. Corson and F. Lorrain, Electromagnetic Fields and Waves, 2/E, Freeman, 1988
Método de ensino
A unidade curricular está dividida numa componente teórica e numa componente prática de problemas. As aulas teóricas serão ministradas em duas sessões com a duração de 45 min, e incluem momentos de avaliação no âmbito de uma avaliação contínua.
Nas aulas práticas, ministradas em duas sessões semanais de 45 min, serão discutidos problemas com o objectivo de verificar fenómenos e processos físicos descritos nas aulas teóricas.
Método de avaliação
Método de Avaliação em Electromagnetismo Avançado
Artigo 1º (Classificação da avaliação)
Testes Teóricos
Dois testes com classificações arredondadas à unidade e feitos no horário das aulas teóricas. Cada um dos testes contribuiu com 50% da classificação final da UC.
Exame Final
Alternativamente, é possível obter aprovação ou fazer melhoria em exame.
Artigo 2º – Melhoria de Nota
- Os estudantes que pretendam efectuar melhoria de nota devem cumprir, para esse efeito, as formalidades legais de inscrição.
- Os estudantes que obtenham classificação final descrita no nº 1 superior a 16 valores podem ser admitidos a uma prova oral.
- 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.
- A ausência à prova oral referida no número anterior traduz a aceitação por parte do estudante da nota final de 16 valores.
- Nos restantes casos, não previstos nos números anteriores, o estudante não melhora a classificação.
Conteúdo
1 PRELIMINARES DE MATEMÁTICA
1.1 O gradiente de um campo escalar
1.2 A divergência e o teorema da divergência
1.3 O Rotacional e o Teorema de Stokes
2 AS EQUAÇÕES DE MAXWELL
2.1 A equação da continuidade
2.3 As Equações de Maxwell
2.4 A Radiação Electromagnética
2.5 As Equações Microscópicas do Campo
3 ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
3.1 Ondas electromagnéticas em espaço livre
3.2 Ondas planas e polarização
3.3 Energia em ondas Electromagnéticas
4 ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS EM DIELÉTRICOS: REFLEXÃO E REFRAÇÃO
4.1 Ondas planas em meios isolantes isotrópicos
4.2 A Reflexão e Transmissão de Ondas Electromagnéticas
4.2.1 Condições de fronteira em campos elétricos e magnéticos
4.2.2 Reflexão e transmissão nas fronteiras de dielétricos
4.2.3 Polarização por Reflexão
5 ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS EM DIELÉCTRICOS: DISPERSÃO E ABSORÇÃO
5.1 Dispersão
5.2 A absorção de ondas planas
6 ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS EM CONDUTORES: ABSORÇÃO E REFLEXÃO
6.1 A absorção de ondas planas em condutores
6.2 O Efeito Pelicular
6.3 Reflexão em fronteiras metálicas
7 ONDAS GUIADAS
7.1 A Propagação de Ondas Entre Placas Condutoras
7,2 guias de ondas retangulares
7.2.1 Modos TE em um guia de onda retangular
7.2.2 Comentários adicionais sobre guias de ondas
7.3 Linhas de Transmissão
7.3.1 Propagação de sinais em uma linha de transmissão sem perdas
7.3.2 Tipos Práticos de Linha de Transmissão
7.3.3 A Linha de Condutores Paralelos
7.3.4 O Cabo Coaxial
7.3.5 Reflexões
7.3.6 A impedância de entrada de uma linha não-adaptada
7.3.7 Linhas com perdas
8 A GERAÇÃO DE ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
8.1 Os Potenciais Retardados
8.2 O Dipolo de Hertz
8.3 Antenas