Plano de Ensino

IDENTIFICAÇÃO

EMENTA

Teoria básica e aplicações de Eletromagnetismo à Engenharia Elétrica e Engenharia Eletrônica e de Telecomunicações

JUSTIFICATIVA

Embora a maioria dos currículos de Engenharia Elétrica comece com um estudo sobre circuitos elétricos e magnéticos, reconhece-se atualmente que a teoria básica de campos elétricos e magnéticos merece maior atenção e devem ser apresentadas em seguida. A familiaridade com os conceitos de circuitos e o estudo dos campos baseados nas equações de Maxwell, justifica as aproximações que levam a teoria de circuitos. Além disto, os conceitos aqui apresentados servem para formar a base para a construção de novos alicerces de conhecimentos, como aqueles relacionados em disciplinas que tratam da teoria de máquinas elétricas, aterramentos elétricos, linhas de transmissão, propagação de ondas, antenas, etc.

OBJETIVO

PROGRAMA

1. Lei de Coulomb e intensidade de campo elétrico

   1. A lei experimental de Coulomb

   2. Intensidade de campo elétrico (E)

   3. Campo de n cargas pontuais

   4. Campo devido a uma distribuição contínua de carga

   5. Linhas de força e esboço de campos

2. Densidade de fluxo elétrico, lei de Gauss e divergência

   1. Densidade de fluxo elétrico (D)

   2. A lei de Gauss e aplicações

   3. Divergência e o operador ∇ (nabla)

   4. Primeira equação de Maxwell da eletrostática

   5. O teorema da divergência ou teorema de Gauss

3. Energia e potencial eletrostático

   1. Energia utilizada no movimento de uma carga pontual em um campo elétrico

   2. A diferença de potencial e o potencial eletrostático

   3. O potencial de uma carga pontual

   4. O potencial de um sistema de cargas: campo conservativo

   5. Gradiente do potencial

   6. Energia e densidade de energia no campo eletrostático

   7. O dipolo elétrico

4. Condutores elétricos

   1. Corrente e densidade de corrente

   2. Continuidade da corrente

   3. Condutores metálicos e Resistência

   4. Condições de fronteira para materiais condutores

   5. O método das imagens

5. Dielétricos

   1. A natureza dos materiais dielétricos e a polarização elétrica

   2. O vetor polarização (P)

   3. Relações entre os vetores D, E e P

   4. Condições de fronteira para o campo elétrico

   5. Capacitância e capacitores

   6. Exemplos de cálculo de capacitância

6. Métodos de solução de problemas eletrostáticos

   1. Equações de Laplace e de Poisson

   2. Teorema da unicidade

   3. Exemplos de solução da equação de Laplace

   4. Exemplos de solução da equação de Poisson

   5. Solução produto da equação de Laplace

   6. Outros métodos de solução

7. Campo magnético estacionário

   1. Lei de Biot-Savart para o campo magnético (H)

   2. Lei circuital de Ampère e aplicações

   3. Rotacional

   4. Teorema de Stokes

   5. Fluxo magnético e densidade de fluxo magnético (B)

   6. Potenciais vetor e escalar magnéticos

8. Forças magnéticas, energia e materiais magnéticos

   1. Força sobre uma carga em movimento

   2. Força sobre um elemento diferencial de corrente

   3. Forças e torques em um circuito fechado (espira de corrente)

   4. Energia e densidade de energia no campo magnético estacionário

   5. O vetor magnetização (M) e a permeabilidade magnética (µ)

   6. Relações entre os vetores B, H e M

   7. Condições de fronteira para o campo magnético

   8. Circuito magnético: análise e solução

9. Campos variáveis no tempo e Indução Eletromagnética

   1. Indução eletromagnética: as leis de Faraday e Lenz

   2. Princípios básicos das máquinas elétricas e exemplos da indução eletromagnética

   3. Indutância

10. Campos variáveis no tempo e as equações de Maxwell

    1. Corrente de deslocamento

    2. Equações de Maxwell: forma pontual e integral

    3. Condições de fronteira para campos variáveis no tempo

    4. Um campo viajante: princípio da propagação de ondas eletromagnéticas

    5. Potenciais retardados e a equação da onda

    6. Fluxo de Energia e o Vetor de Poynting

11. O magnetismo da matéria (extra, caso haja tempo)

    1. Diamagnetismo e paramagnetismo

    2. Momentos de dipolo magnético e momento angular

    3. Precessão dos momentos de dipolo magnético

    4. Ressonância magnética nuclear

    5. Ferromagnetismo

METODOLOGIA

O curso foi esquematizado da forma mais simples possível, para ser ministrado por meio de aulas expositivas, exposições dialogadas, demonstrações e solução de um bom número de exercícios, com interpretação e aplicação de cada resultado na prática. Além disso, serão realizadas aulas de laboratório que compreendem experiências didáticas relacionadas aos diversos tópicos acima. Essas experiências irão depender da disponibilidade de materiais e equipamentos de laboratório que estão sendo adquiridos para a montagem do Laboratório de Eletromagnetismo.

O conteúdo programático do curso é disposto de tal maneira que os assuntos mais difíceis são abordados no final da disciplina e os demais conteúdos foram colocados numa forma sequencial e lógica para auxiliar a aprendizagem.

Além dos livros indicados e utilizados no curso, foi preparado o material “Apostila de Teoria e Exercícios Propostos de Eletromagnetismo” com o objetivo de servir de roteiro de aulas teóricas e fonte suplementar de exercícios.

Os capítulos da apostila acima auxiliam também o professor a reduzir o tempo utilizado na exposição de assuntos teóricos, permitindo assim que seja destinado mais tempo a explicação de conceitos da disciplina.

Para um semestre com número de semanas reduzidas, como o semestre 2022-1, alguma carga horária assíncrona poderá ser utilizada para complementação das horas.

AVALIAÇÃO

A avaliação será composta de:

• 75 pontos relativos a três avaliações individuais, sem consulta e realizadas fora do horário de aula (ex.: à noite). Essas avaliações ocorrerão sempre na semana subsequente ao encerramento do conteúdo respectivo, em data e horário combinado com os estudantes previamente. 

• 25 pontos referentes a um trabalho com data e tema a serem definidos ao longo do semestre letivo.

• Verificação da assiduidade por meio de chamada oral;

• Uma atividade avaliativa de recuperação (ao final do semestre) para o estudante que não obtiver o rendimento mínimo para aprovação e com frequência mínima de 75 %.

Para ser aprovado na disciplina, cada aluno deverá cumprir os seguintes requisitos:

1. Frequência mínima de 75% nas aulas ministradas, a qual é verificada através de chamada oral;

2. Soma total das notas obtidas (nas diversas avaliações) igual ou superior a 60 pontos de um total de 100 pontos.

3. Em caso de realizar atividade de recuperação, obter pontuação maior ou igual a 60 pontos nesta avaliação.  A nota final será a nota obtida na avaliação de recuperação.

BIBLIOGRAFIA

Básica

HAYT, W.H. Jr., BUCK, J.A. Eletromagnetismo. McGraw-hill, 8a Edição, 2012.

EDMINISTER, J. A. Eletromagnetismo. Coleção Schaum, Editora Bookman, 2 a Edição, 2006.

KRAUS, J.D. Electromagnetics, McGraw Hill, 1999.

Complementar

REITZ, J.R., MILFORD, F.J., CHRISTY, R.W. Fundamentos da Teoria Eletromagnética. Rio de Janeiro: Elsevier, 1982.

QUEVEDO, C.P. Eletromagnetismo. Edições Loyola. Rio de Janeiro, 1993.

COREN, R.L. Basic Engineering Electromagnetics. New York: Prentice-Hall International, 1989.

ULABY, F.T. Eletromagnetismo para Engenheiro. Porto Alegre: Bookman, 2007

GUIMARÃES, G.C.; VASCONCELOS, L. S, Apostila de Teoria e Exercícios Propostos de Eletromagnetismo, 2015.

APROVAÇÃO

Aprovado em reunião do Colegiado realizada em: ____/____/______

Coordenação do Curso de Graduação: _________________________

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Documento assinado eletronicamente por Lorenco Santos Vasconcelos, Professor(a) do Magistério Superior, em 02/02/2023, às 10:13, conforme horário oficial de Brasília, com fundamento no art. 6º, § 1º, do Decreto nº 8.539, de 8 de outubro de 2015.

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A autenticidade deste documento pode ser conferida no site https://www.sei.ufu.br/sei/controlador_externo.php?acao=documento_conferir&id_orgao_acesso_externo=0, informando o código verificador 4194699 e o código CRC 99252BB0.

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