Plano de Ensino

IDENTIFICAÇÃO

EMENTA

Teoria básica e aplicações à engenharia elétrica da estrutura de materiais supercondutores, condutores, semicondutores, isolantes e magnéticos.

JUSTIFICATIVA

A disciplina fornece a base para o entendimento da correlação entre estrutura, processamento, propriedades e desempenho de materiais. Essa questão é fundamental quando se trata da seleção de materiais para dispositivos e processos, além de inovação tecnológica.

OBJETIVO

PROGRAMA

1. Propriedades Gerais dos Materiais
    1.1. Introdução;
    1.2. Ligações Químicas (Revisão: Ligações iônicas, covalentes, metálicas e secundárias);
    1.3. Propriedades Físicas – Massa, volume, densidade e estado físico;
    1.4. Propriedades Elétricas:
         1.4.1 Condutividade e Resistividade Elétrica;
         1.4.2 Resistência e Condutância Elétrica;
         1.4.3 Permissividade Dielétrica ;
         1.4.4 Rigidez Dielétrica ;
   1.5. Propriedades Magnéticas – Permeabilidade e Susceptibilidade Magnética;
   1.6. Propriedades Mecânicas – Deformação nos metais e outras propriedades mecânicas;
   1.7. Propriedades Térmicas;
   1.8. Propriedades Químicas – Radiação, Oxidação e Corrosão;
   1.9. Propriedades Ópticas – Refração, Reflexão e Absorção;
   1.10. Bandas de Energia;
   1.11. Classificação dos Materiais Elétricos.

2. Materiais Condutores
   2.1. Introdução;
   2.2. Características dos Condutores:
        2.2.1 Variação da resistividade com a temperatura e a freqüência;
        2.2.2 Resistência de contato nos metais
        2.3. Materiais de elevada condutividade;
   2.4. Materiais de elevada Resistividade (Ligas de Aquecimento, Medição e Regulação);
   2.5. Aplicações;
       2.5.1 Resistores
       2.5.2 Fusíveis
       2.5.3 Bimetais
       2.5.2 Fios e cabos condutores
   2.6. Supercondutores.

3. Materiais Isolantes
   3.1. Polarização Dielétrica;
   3.2. Materiais Isolantes de Uso Industrial mais Freqüente;
   3.3. Aplicações;
       3.3.1 Capacitores
       3.3.2 Isolação de redes elétricas
       3.3.3 Isolação de cabos subterrâneos
       3.3.4 Isolação de transformadores
       3.3.5 Isolação de motores
       3.3.6 Isolação de disjuntores.
   3.4. Comportamento dos dielétricos em Serviço;
       3.4.1 Resistência de Isolamento
       3.4.2 Resistência Superficial
       3.4.3 Rigidez Dielétrica
       3.4.4 Rigidez Dielétrica Superficial
       3.4.5 Ruptura dos Dielétricos
       3.4.6 Efeito Corona.

4. Materiais Semicondutores
   4.1. Níveis de Energia;
   4.2. Valência;
   4.3. Bandas de Energia;
   4.4. Materiais Intrínsecos;
   4.5. Condução Elétrica nos Semicondutores;
   4.6. Semicondutores do Tipo N e P;
   4.7. Aplicações;
        4.7.1 Diodo Semicondutor
        4.7.2 Transistor de Junção Bipolar
        4.7.3 Transistor de Unijunção
        4.7.4 Transistor de Efeito de Campo
        4.7.6 Retificador controlado de silício
        4.7.7 Termistores
        4.7.8 Fotocondutores
        4.7.9 Células Fotovoltaicas

5. Materiais Magnéticos
   5.1. Classificação dos Materiais Magnéticos;
   5.2. Características dos Materiais Magnéticos:
        5.2.1 Retentividade
        5.2.2 Relutância
        5.2.3 Permeância
        5.2.4 Permeabilidade
        5.2.5 Permeabilidade Relativa
       5.2.6 Meios de Propagação do Fluxo Magnético
       5.2.7 Intensidade de Campo Magnético
       5.2.8 Densidade de Fluxo
       5.2.9 Força Magnetomotriz
       5.2.10 Curva de Magnetização (BxH)
       5.2.11 Laço de Histerese
    5.3. Lei de Faraday e Lei de Lenz;
    5.4. Circuitos Magnéticos Equivalentes - Circuito Magnético com Entreferro de Ar;
    5.5. Aplicações dos Materiais Magnéticos
        5.5.1 Eletroímãs
        5.5.2 Relés
        5.5.3 Contatores
        5.5.4 Disjuntores Termo-magnéticos
        5.5.5 Campainha
        5.5.6 Motores e Geradores Elétricos
        5.5.7 Transformadores

METODOLOGIA

• Carga-horária de atividades síncronas: 50 horas (60 horas-aula)

• Carga-horária de atividades assíncronas (aulas gravadas e outras atividades): 10 horas (12 horas-aula)

- Todas as aulas serão transmitidas ao vivo, no horário da disciplina, no Microsoft Teams. Elas serão gravadas e disponibilizadas através do YouTube. As exceções encontram-se identificadas no cronograma através de um asterisco.

- Os slides e demais materiais para leitura serão disponibilizados no Moodle e Microsoft Teams.

- Os estudantes terão acesso a bibliografia disponibilizada online pela biblioteca da UFU (incluindo pelo Periódicos CAPES), artigos de periódicos com acesso livre, links de livros gratuitos e links de sites de procedência confiável.

- A comunicação com os alunos será realizada via Moodle, Microsoft Teams ou e-mail.

- Os discentes poderão enviar suas dúvidas por e-mail, pelo chat do Microsoft Teams ou pelo chat do Moodle. O agendamento de atendimento síncrono também poderá ser realizado caso haja demanda dos alunos.

Cronograma das aulas e entrega de atividades:

* aulas/atividades assíncronas.

Materiais necessários para os experimentos

Experimento 1: ímã, clipes de metal (vários), água fervente

Experimento 2: garrafa PET transparente, água, canudo plástico ou mangueira fina, laser.

Experimento 3: pilha tipo D, fio de cobre, 2 clipes de metal, ímã (outro, não pode ser o mesmo do Experimento 1), pequeno pedaço de madeira ou plástico para servir como base para montagem.

AVALIAÇÃO

AVALIAÇÃO

            As atividades avaliativas adotadas na disciplina serão:

• 2 provas individuais (P1 e P2);

• 1 resenha de palestra (individual);

• 3 relatórios (dupla).

Todas as atividades valem de 0 a 100 pontos, e a média final (MF) será dada por:

MF = 0,3* P1 + 0,4* P2 + 0,15 * resenha + 0,15 * (média aritmética dos relatórios)

RELATÓRIOS

            Os relatórios deverão ser enviados pelo Moodle (ou Microsoft Teams caso o Moodle esteja com algum problema), nas datas previstas no cronograma e em formato PDF.

PROVAS

            As provas serão realizadas através de questionário na plataforma Moodle. No dia agendado, a atividade ficará liberada, e os alunos terão 3 horas para finalizá-la, contando a partir do momento em que clicam no botão que dá início à atividade.

            Caso haja algum problema técnico (como queda de energia/conexão com a internet) durante o período de execução da atividade, o aluno deverá registrar a situação (através de capturas de tela, fotos/vídeos, por exemplo) e terá direito a realizar uma avaliação substitutiva na última semana de aula. No entanto, a avaliação abordará o conteúdo inteiro da disciplina, e não somente o conteúdo referente à prova perdida.

            Alunos impossibilitados de realizar a prova 1 ou prova 2 por motivos de doença ou luto familiar também poderão solicitar a avaliação substitutiva, junto aos alunos que se enquadrarem na situação descrita no parágrafo anterior e abordando o conteúdo inteiro da disciplina.

RECUPERAÇÃO

            Alunos que obtiverem média final menor que 60 pontos terão direito à recuperação através de uma nova atividade avaliativa. A nota dessa atividade substituirá a nota da prova em que o aluno obteve menor rendimento (e caso ela seja menor que ambas as notas de provas, será descartada). No entanto, mesmo que a nova média resulte em mais que 60 pontos, a nota final será limitada a 60 pontos.

VALIDAÇÃO DA ASSIDUIDADE DOS DISCENTES

              Os alunos deverão fazer anotações das aulas, e estas serão a base para avaliação da presença. As anotações deverão ser enviadas, a cada semana, em formato PDF ou de imagem pelo Moodle (ou Microsoft Teams em caso de instabilidade do Moodle). Nenhuma nota será atribuída a isso. A presença mínima para aproveitamento da disciplina será de 75%.

BIBLIOGRAFIA

Básica

- Rice University. Chemistry (OpenStax). Disponível em: https://opentextbc.ca/chemistry/

- Rice University. Physics Volume 2 (OpenStax). Disponível em: https://openstax.org/details/books/university-physics-volume-2

- Rice University. Physics Volume 3 (OpenStax). Disponível em: https://openstax.org/details/books/university-physics-volume-3

- Penn State's John A. Dutton e-Education Institute. MATSE 81: Materials in Today’s World. Disponível em: https://www.e-education.psu.edu/matse81/

- Department of Materials Science and Engineering - University of Illinois Urbana-Champaign. Materials Science and Technology Teacher's Workshop. Disponível em: http://matse1.matse.illinois.edu/

Complementar

- Claudio Graça. Eletromagnetismo. Santa Maria: Imprensa Universitária da UFSM, 2012. Disponível em: http://coral.ufsm.br/cograca/eletro12.pdf

- Romis Ribeiro de Faissol Attux. Slides da disciplina EE410 – Introdução à Ciência dos Materiais para Engenharia Elétrica, 2018. Disponível em: https://www.dca.fee.unicamp.br/~attux/ee410.htm

- Polina Anikeeva, Geoffrey Beach, and Niels Holten-Andersen. 3.024 Electronic, Optical and Magnetic Properties of Materials. Spring 2013. Massachusetts Institute of Technology: MIT OpenCourseWare, https://ocw.mit.edu. License: Creative Commons BY-NC-SA.

Disponível em: https://ocw.mit.edu/courses/materials-science-and-engineering/3-024-electronic-optical-and-magnetic-properties-of-materials-spring-2013/

- Eugene Fitzgerald, and Lorna Gibson. 3.225 Electronic and Mechanical Properties of Materials. Fall 2007. Massachusetts Institute of Technology: MIT OpenCourseWare, https://ocw.mit.edu. License: Creative Commons BY-NC-SA. Disponível em: https://ocw.mit.edu/courses/materials-science-and-engineering/3-225-electronic-and-mechanical-properties-of-materials-fall-2007/#

- University of New South Wales - School of Materials Science and Engineering. Online Tutorials. Disponível em: https://www.materials.unsw.edu.au/study-us/high-school-students-and-teachers/online-tutorials

APROVAÇÃO

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

Coordenação do Curso de Graduação: _________________________

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Documento assinado eletronicamente por Marcia Mayumi Omi Simbara, Professor(a) do Magistério Superior, em 12/02/2021, às 15:41, 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 2565890 e o código CRC D2EAE311.

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