UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA
Instituto de Física

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Timbre

Plano de Ensino

 

IDENTIFICAÇÃO

Componente Curricular:

Física Básica: Eletromagnetismo

Unidade Ofertante:

Instituto de Física

Código:

INFIS39530

Período/Série:

3º Período

Turma:

A

Carga Horária:

Natureza:

Teórica:

60

Prática:

 

Total:

60

Obrigatória:

( X )

Optativa:

( )

Professor(A):

José de los Santos Guerra

Ano/Semestre:

2023/1

Observações:

É necessário ter finalizado o curso de Física Básica: Mecânica como pré-requisito

 

EMENTA

Carga e matéria. Campo elétrico. Lei de Gauss. Potencial elétrico. Capacitores e dielétricos. Corrente e resistência elétrica. Força eletromotriz e circuitos elétricos. Campos magnéticos. Indução eletromagnética

JUSTIFICATIVA

O estudo do eletromagnetismo é importante para a futura formação do aluno combinando o aprendizado com exemplos práticos. A abordagem dos fenômenos elétricos e magnéticos é útil para o entendimento das origens do comportamento dos corpos na presença de campos elétricos e magnéticos, desde a escala microscópica. Conteúdo adicional abordado nesta disciplina serve como suporte para o entendimento dos fenômenos de principal interesse envolvidos em cada tópico.

OBJETIVO

Objetivo Geral:

Capacitar o aluno para empregar as leis e os métodos da física (Eletricidade e Magnetismo) na resolução de problemas de Engenharia, tendo como ferramenta a matemática superior

Objetivos Específicos:

Compreender as leis que regem os fenômenos físicos associados à eletricidade e magnetismo

PROGRAMA

1. Carga elétrica

1.1 Eletromagnetismo

1.2 Carga elétrica

1.3 Isolantes e condutores

1.4 Lei de Coulomb

1.5 Quantização de carga elétrica

1.6 Conservação da carga elétrica

1.7 Discussão sobre as constantes da física

2. Campo elétrico

2.1 O campo elétrico

2.2 Linhas de força

2.4 Cálculo do campo: uma carga pontual

2.5 Cálculo do campo: um dipolo elétrico

2.6 Campo produzido por um anel carregado

2.7 Carga Pontual em campo elétrico

2.8 Campo produzido por um dipolo

2.9 Dipolo num campo elétrico

3.  Lei de Gauss

3.1 Fluxo elétrico

3.2 Fluxo do campo elétrico

3.3 Leis de Gauss

3.4 A Lei de Gauss e a Lei de Coulomb

3.4 Um condutor isolado carregado

3.5 Um teste sensível para a Lei de Coulomb

3.6. Lei de Gauss: Simetria Linear

3.8 Lei de Gauss: Simetria Plana

3.9 Lei de Gauss: Simetria Esférica

4. Potencial elétrico

4.1 O potencial elétrico

4.2 Superfícies Equipotenciais

4.3 Cálculo do Potencial a partir do campo

4.4 Cálculo do Potencial uma carga Pontual

4.5 Cálculo do potencial: um Dipolo Elétrico

4.6 Cálculo do potencial: um disco carregado

4.7 Cálculo do campo a partir do Potencial

4.8 Energia potencial elétrica

4.9 Um condutor isolado

5. Capacitância

5.1 Utilização dos capacitores

5.2 Capacitância

5.3 Determinação da capacitância

5.4 Capacitores em série e em paralelo

5.5 Armazenamento de energia num campo elétrico

5.6 Capacitor comum dielétrico

5.7 Dielétricos: descrição atômica

5.8 Os dielétricos e a Lei de Gauss

6. Corrente e resistência elétrica

6.1 Cargas em movimento e corrente elétricas

6.2 Corrente elétrica

6.3 Densidade de corrente

6.4 Resistência e resistividade

6.5 Lei de Ohm

6.6 Visão Microscópica da Lei de Ohm

6.7 Energia e potência em circuitos elétricos

7. Força eletromotriz e circuitos elétricos

7.1 "Bombeamento" de cargas

7.2 Trabalho, Energia e força eletromotriz

7.3 Determinação da corrente

7.4 Outros circuitos de uma única malha

7.5 Diferenças de potencial

7.6 Circuitos de malhas múltiplas

7.7 Instrumentos de medidas elétricas

7.8 Circuitos RC

8. Campos magnéticos

8.1 Polos magnéticos e linhas de campo magnético

8.2 Força magnética e campo magnético

8.3 Força de Lorentz

8.4 Lei de Biot-Savart

8.5 Lei de Ampère

8.6 Aplicações da lei de Ampère

8.7 Dipolos magnéticos (opcional)

8.8 Diamagnetismo, paramagnetismo e ferromagnetismo. (opcional)

9. Indução eletromagnética

9.1 Lei de Faraday

9.2 Papel de variação do fluxo magnético

9.3 Campo elétrico induzido

9.4 Geradores e motores elétricos

9.5 Indutores e indutância

9.6 Energia em indutores e campos magnéticos

METODOLOGIA

Serão utilizadas aulas expositivas, nos horários estipulados conforme grade horária das disciplinas ofertadas para 2023/1 (Segundas-feiras das 13:10 às 14:50h e Quartas-feiras das 07:10 às 08:50h). Para tanto, serão realizadas as aulas expositivas de forma presencial, para apresentação e discussão da teoria básica, e exposições dialogadas, nas aulas específicas de resolução de problemas, destinando 72 horas (18 semanas). Como recursos didáticos serão usados datashow e giz com quadro negro. Material didático complementar de estudo, relacionado com listas de exercícios de cada capítulo, será disponibilizado em plataforma online (Google Classroom), aos quais os alunos terão acesso permanente e deverão resolver em prazo definido. O link para acesso à plataforma online é: https://classroom.google.com/c/MjI3MTcyMTg5NDUx?cjc=pyyok2a

Semana

Módulo

Atividades Previstas

Carga Horária

01

Cap 1

Introdução ao curso. Apresentação do programa e sistema de avaliação. Carga e matéria. Introdução ao eletromagnetismo. Carga elétrica e tipos de cargas elétricas. Quantização de carga elétrica e lei de conservação da carga elétrica.

4h

02

Cap 1 e 2

Materiais isolantes e condutores. A Lei de Coulomb. Campo elétrico. Força elétrica. Cálculo de Campos elétricos de cargas puntiformes

4h

03

Cap 2 e 3

Princípio de superposição. Distribuição contínua de cargas elétricas. Exemplos. Linhas de forças do campo elétrico e movimento de partículas carregadas em um campo uniforme

4h

04

O dipolo elétrico. Comportamento dipolo em um campo elétrico. Lei de Gauss. Fluxo do campo elétrico. Aplicações da lei de Gauss – Lançamento Lista 1

4h

05

Cap 1 a 3

Atividade didática – Apresentação de vídeo didático sobre o conteúdo. Entrega e discussão de material didático sobre o conteúdo dos capítulos 1 a 3.

4h

06

Trabalho Discente Efetivo 3: Entrega e discussão de material didático sobre o conteúdo dos capítulos 1 a 3. (Reposição de quinta-feira). Primeira prova parcial.

4h

07

Cap 4

Potencial elétrico. Energia potencial elétrica em um campo uniforme. Energia potencial de cargas puntiformes. Princípio de Superposição.

4h

08

Potencial elétrico de distribuição de cargas (discretas e contínuas). Potencial produzido por um dipolo. Cálculo de potenciais a partir do campo elétrico. Cálculo de E a partir de V. Superfície equipotencial. (V Simpósio de Pós-graduação em Qualidade Ambiental e VI Simpósio da Graduação em Engenharia Ambiental e Sanitária)

4h

09

Cap 5

Capacitância. Capacitores de placas paralelas com isolamento dielétrico e visão macroscópica dos dielétricos. Energia armazenada em um capacitor. Associação de Capacitores. Lançamento Lista 2

4h

10

Cap 6 e 7

Corrente e resistência elétrica. Corrente, densidade de corrente, resistência e resistividade. Lei de Ohm e potencial elétrico em circuitos elétricos. Associação de resistores. Energia e potência em circuitos elétricos. Força eletromotriz e circuitos elétricos. Força eletromotriz e cálculo de corrente.

4h

11

Cap 4-7

Circuitos de malhas múltiplas e lei de Kirchhoff. Circuito RC. Entrega e discussão de material didático sobre o conteúdo dos capítulos 4 a 7. Segunda prova parcial.

4h

12

Cap 8

Campos magnéticos. Campo magnético e indução magnética. Força magnética e quantificação do campo magnético. Partículas Carregadas em um Campo Magnético. Trajetória de uma carga puntiforme em um campo magnético uniforme e Ciclotron.

4h

13

Força magnética sobre uma corrente elétrica. Torque sobre uma espira de corrente. Exemplos. Energia Potencial de um Dipolo Magnético. Motor de Corrente Contínua. Cálculo de potência de um motor elétrico.

4h

14

Fontes do Campo Magnético. Lei de Biot-Savart. Campo magnético de um fio com corrente. Corrente circular – Lançamento Lista 3. Fluxo Magnético. Lei de Ampère. Cálculo de B nas proximidades de um fio longo. Interação entre dois condutores paralelos. Solução de problemas do capítulo.

4h

15

Cap 9

Indução eletromagnética. Experiência de Faraday e lei de indução de Faraday. FEM de movimento. Lei de Lenz e Estudo quantitativo da indução.

4h

16

Cap 8 e 9

Atividade didática – Apresentação de vídeo didático sobre o dos capítulos 8 e 9

4h

17

Terceira prova parcial

4h

18

Cap 1 a 9

Resolução de problemas adicionais, preparatórios para a avaliação de recuperação. Avaliação de recuperação

4h
 

 

 

AVALIAÇÃO

A avaliação será realizada em três etapas (Prova 1, Prova 2 e Prova 3). Cada prova consistirá de quatro questões que incluem uma questão teórica e três (ou quatro) problemas a serem resolvidos, sobre os tópicos relacionados com a lista previamente entregue. Para tanto, serão disponibilizadas três listas de exercícios como proposta de cada avaliação (uma lista para cada prova), com antecedência de (no mínimo) 7 dias antes de cada avaliação. As provas serão realizadas de forma presencial, seguindo as datas a seguir:

Os 30 (ou 35) pontos de cada prova (incluindo substitutivas) serão distribuídos assim:

Alunos com faltas acima de 25 % não terão direito às provas substitutivas. A assiduidade dos discentes será controlada mediante o desempenho da participação ativa e testes realizados em sala de aula, bem como de atividades realizadas em plataforma online de forma assíncrona.

 

BIBLIOGRAFIA

Básica

CHAVES, A. S. Física básica: eletromagnetismo. Rio de Janeiro: LTC, 2007. 280p.

HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de física. Rio de Janeiro: LTC, 2009. v. 3.

NUSSENZVEIG, H. M. Curso de física básica. São Paulo: Edgard Blücher, 2002. v. 3.

Complementar

SERWAY, R. A.; JEWETT, J. W. Princípios de física. Thomson, 2004. v. 3.

SEARS, F.; ZEMANSKY, M. W. Física. Addison Wesley, 2009. v. 4.

TIPLER, P. A.; MOSCA, G. Física para cientistas e engenheiros. Rio de Janeiro: LTC, 2009. v. 2.

FEYNMAN, R. P.; LEIGHTON, R. B.; SANDS, M. Lições de física. Porto Alegre: Bookman, 2008. v. 2.

LUIZ, A. M. Física: eletromagnetismo, teoria e problemas. São Paulo: Livraria da Física, 2009. v. 3.

APROVAÇÃO

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

Coordenação do Curso de Graduação: _________________________

 

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Documento assinado eletronicamente por José de los Santos Guerra, Professor(a) do Magistério Superior, em 14/08/2023, às 15:59, 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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Referência: Processo nº 23117.043926/2023-82 SEI nº 4737391