Plano de Ensino

IDENTIFICAÇÃO

EMENTA

1) Carga elétrica; 2) O campo elétrico; 3) Lei de Gauss; 4) Potencial elétrico; 5) Capacitância; 6) Corrente e resistência; 7) Força eletromotriz e circuitos elétricos; 8) Campos magnéticos; 9) Indução eletromagnética; 10) Oscilações eletromagnéticas e corrente alternada; 11) Equações de Maxwell.

JUSTIFICATIVA

Disciplina fundamental para que os alunos adquiram os conhecimentos básicos da teoria eletromagnética, teoria esta que constitui um dos pilares física e de fundamental importância na formação de um Físico.

OBJETIVO

PROGRAMA

1) Carga elétrica

1.1 – Eletromagnetismo

1.2 – Carga elétrica

1.3 – Condutores isolantes

1.4 – Lei de Coulomb

1.5 – Quantização da carga

1.6 – Conservação da carga

1.7 – Discussão sobre as constantes da física

2) O campo elétrico

2.1 – Cargas e forças: uma visualização mais aprofundada

2.2 – O campo elétrico

2.3 – 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 – Campo produzido por um Disco

2.8 – Carga Pontual em campo elétrico

2.9 – Campo produzido por um dipolo

2.10 – Dipolo num campo elétrico

3) Lei de Gauss

3.1 – Nova visão da Lei de Coulomb

3.2 – O que nos informa a Lei de Gauss

3.3 – Fluxo

3.4 – Fluxo do campo elétrico

3.5 – Lei de Gauss

3.6 – A Lei de Gauss e a Lei de Coulomb

3.7 – Um condutor isolado carregado

3.8 – Um teste sensível para a Lei de Coulomb

3.9 – Lei de Gauss: Simetria Linear

3.10 – Lei de Gauss: Simetria Plana

3.11 – Lei de Gauss: Simetria Esférica

4) Potencial elétrico

4.1 – Gravidade, Eletrostática e Energia Potencial

4.2 – O potencial Elétrico

4.3 – Superfícies Equipotenciais

4.4 – Cálculo do Potencial a partir do campo

4.5 – Cálculo do Potencial uma carga Pontual

4.6 – Cálculo do potencial: um Dipolo Elétrico

4.7 – Cálculo do potencial: um disco carregado

4.8 – Cálculo do campo a partir do Potencial

4.9 – Energia potencial elétrica

4.10 – Um condutor isolado

4.11 – O gerador eletrostático

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

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

6.8 – Semicondutores

6.9 – Supercondutores (Optativo)

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 – Pólos magnéticos e linhas de campo magnético

8.2 – Força magnética e campo magnético

8.3 – Ciclotrons

8.4 – Força de Lorentz

8.5 – Lei de Biot-Savart

8.6 – Lei de Ampère

8.7 – Aplicações da lei de Ampère

8.8 – A experiência de Ampère

8.9 – Dipólos magnéticos

8.10 – Diamagnetismo, paramagnetismo e ferromagnetismo

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

10) Equações de Maxwell

10.1 – Corrente de deslocamento

10.2 – Equações de Maxwell na forma integral

10.3 - Operador diferencial e as equações de Maxwell na forma diferencial (optativo)

METODOLOGIA

As aulas serão expositivas no “quadro negro”. Serão 64 horas/aulas de atividades em sala de aula e 8 horas/aulas de atividades assíncronas. As atividades assíncronas consistem em assistir algumas aulas no youtube do professor e desenvolver tarefas (resolver listas de exercícios) ao longo do curso.
Abaixo segue o cronograma proposto para as atividades em sala de aula.

CRONOGRAMA PROPOSTO

Aula       Conteúdo
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1        Apresentação da ementa e critérios de avaliação. A carga elétrica. A Lei de Coulomb na forma escalar.
2       Lei de Coulomb na forma vetorial. Exemplos.
3       Princípio da superposição. Exemplos.
4       Distribuição contínua de cargas. Exemplos: Anel/Disco Carregado (força).
5      Campo Elétrico. Dipolo elétrico. Campo elétrico devido a um fio de comprimento L.
6      TESTINHO I. Campo elétrico devido a placas paralelas.
7     Torque de um dipolo elétrico. Energia potencial de um dipolo elétrico.
8      Fluxo elétrico. A Lei de Gauss. Exemplos
9      Exemplos: Esfera (casca e maciça)
10    TESTINHO II.   Exemplo cilindro.
11    Condutores e Isolantes. Campo elétrico em um condutor. Gaiola de Faraday. Exemplos.
12    Energia Potencial e Potencial eletrostático de uma partícula.
13    Superfícies Equipotenciais. Potencial eletrostático de uma distribuição de carga. Exemplos.
14    TESTINHO III .  Armazenamento de cargas e energia eletrostática.
15    PROVA I 
16    Capacitância. Capacitores. Energia Eletrostática.
17    Capacitores em paralelo e em série. Exemplos.
18    Corrente elétrica. Densidade de Corrente.
19    Resistência/Resistividade elétrica. Exemplos.
20    Lei de Ohm. Potência. Modelo de Drude. Exemplos.
21    Circuitos: Fonte de tensão. Resistores em série/paralelo. Exemplo.
22    Circuitos de duas Malhas.
23   Força Magnética. Efeito Hall. Força sobre um fio.
24   Torque sobre uma espira quadrada e circular. Energia potencial dipolo magnético. TESTINHO IV  
25   PROVA II 
26   Lei de Biot-Savart. Fio Reto. Força magnética entre dois fios.
27   Lei de Ampère. Exemplos: fio longo de raio R e solenoide.
28   Lei de Faraday. Lei de Lenz. Exemplos.
29   Campo elétrico induzido. Gerador de corrente alternada.
30   Exemplos.
31   PROVA III 
32   PROVA de Recuperação

Os Conteúdos da ementa do curso que serão explorados nas atividades assíncronas são:

i) Capacitores com dielétrico. Lei de Gauss para dielétricos.
ii) Regras de Kirchhoff. Circuitos de uma Malha. Circuito RC
iii) Partícula sujeita a um campo magnético constante.
iv) Corrente de deslocamento. As Equações de Maxwell.

AVALIAÇÃO

A avaliação será composta por:

(a) três provas, P1, P2 e P3, valendo 20, 20 e 25 pontos, respectivamente;
(b) participação em sala de aula valendo 10 pontos;
(c) e a média de testes (MT) baseados em lista de exercícios valendo 25 pontos.

Na participação em sala de aula os alunos deverão, durante a aula, resolver/entregar problemas simples, mostrando que estão efetivamente participando. As tarefas deverão ser entregues na plataforma da microsoft teams. Os alunos devem se cadastrar com o email institucional (veja: http://www.comunica.ufu.br/comunicado/2020/05/office-365-education-esta-disponivel-para-os-usuarios-de-e-mails-ufu-br)

Alunos que não obtiverem média final superior a 60 pontos e tiverem frequência superior a 75% poderão fazer uma avaliação de recuperação.
A avaliação de recuperação é composta de uma prova, cujo conteúdo consiste de toda a matéria, valendo 80% da nota e entrega de lista de exercícios valendo 20%. A nota da prova de recuperação substituirá a nota mais baixa das notas P1, P2, P3 ou da MT.

 As datas previstas das provas e o conteúdo associado a cada prova segue abaixo:

Prova      Data          Conteúdo
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P1       17 de Abril      Força Elétrica, Lei de Coulomb, Campo Elétrico, Lei de Gasss, e Potencial Elétrico.
P2       23 de Maio      Capacitores, Corrente e Resistência Elétrica, Circuitos Elétricos.
P3       19 de Junho     Campo Magnético, Força Magnética, Lei de Biot-Savart. Lei de Ampère, Lei de Faraday,  Lei de Lenz, Indução Magnética.
Recup. 20 de Junho    Todo conteúdo

 

BIBLIOGRAFIA

Básica

ALONSO, M.; FINN, E. J. Física: um curso universitário. São Paulo: Edgard Blücher, 2005. v.2.

CHAVES, A. S. Física Básica: eletromagnetismo. Rio de Janeiro : Livros Técnicos e Científicos, 2007.

HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de Física. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2009. v.3.

Complementar

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

LUIZ, A. M. Termodinâmica: teoria & problemas. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2007.

NUSSENZVEIG, H. M. Curso de Física Básica. São Paulo: Edgard Blücher, 2014. v.3

SERWAY, R. A.; JEWETT, J. W. Princípios de Física: Eletromagnetismo. São Paulo: Centage Learning, 2004. v.3.

YOUNG, H. D.; FREEDMAN, R. A. Sears e Zemansky: física: eletromagnetismo. São Paulo: Addison-Wesley, 2009. v3.

APROVAÇÃO

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

Coordenação do Curso de Graduação: _________________________

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Documento assinado eletronicamente por José Candido Xavier, Professor(a) do Magistério Superior, em 07/02/2023, às 17:13, 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 4249975 e o código CRC 72C98DFE.

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