Plano de Ensino

IDENTIFICAÇÃO

EMENTA

Teoria básica e aplicações de Eletromagnetismo à engenharia elétrica

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. Álgebra Vetorial

   1. Grandezas escalares e vetoriais

   2. Álgebra Vetorial

   3. Sistemas de coordenadas ortogonais (retangulares, cilíndricas e esféricas)

   4. Transformações de pontos e vetores entre os sistemas de coordenadas

   5. Campos escalares e campos vetoriais

2. 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 volumétrica contínua de carga

   5. Campo devido a uma distribuição linear contínua de carga

   6. Campo devido a uma distribuição superficial contínua de carga

   7. Linhas de força e esboço de campos

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

   1. Densidade de fluxo elétrico (D)

   2. A lei de Gauss

   3. Aplicação da lei de Gauss a algumas configurações simétricas de carga

   4. Divergência e o operador ∇ (nabla ou del)

   5. Primeira equação de Maxwell da eletrostática

   6. O teorema da divergência ou teorema de Gauss

4. Energia e potencial

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

   2. Definição de diferença de potencial e 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

5. Condutores, dielétricos e capacitância

   1. Corrente e densidade de corrente

   2. Continuidade da corrente

   3. Condutores metálicos

   4. Propriedades dos condutores e condições de fronteira

   5. O método das imagens

   6. A natureza dos materiais dielétricos – o vetor polarização (P)

   7. Relações entre os vetores D, E e P

   8. Condições de fronteira para o campo elétrico

   9. Capacitância e capacitores

   10. Exemplos de cálculo de capacitância

6. Equações de Poisson e Laplace

   1. Equação de Laplace

   2. Equação de Poisson

   3. Teorema da unicidade

   4. Exemplos de solução da equação de Laplace

   5. Exemplos de solução da equação de Poisson

   6. Solução produto da equação de Laplace

7. Campo magnético estacionário

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

   2. Lei circuital de Ampère

   3. Aplicação da lei de Ampère para cálculo de campo magnético

   4. Rotacional

   5. Teorema de Stokes

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

   7. Potenciais vetor e escalar magnéticos

8. Forças magnéticas, materiais magnéticos, circuitos magnéticos e indutância

   1. Força sobre uma carga em movimento

   2. Força sobre um elemento diferencial de corrente

   3. Força entre elementos diferenciais de corrente

   4. Torque em um circuito fechado (espira de corrente)

   5. A natureza dos materiais magnéticos – momento de dipolo magnético

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

   7. Relações entre os vetores B, H e M

   8. Condições de fronteira para o campo magnético

   9. Circuito magnético: análise e solução

   10. Energia e densidade de energia no campo magnético estacionário

   11. Indutância e indutância mútua

   12. Exemplos de cálculo de indutância

9. Campos variáveis no tempo e as equações de Maxwell

   1. As leis de Faraday e Lenz

   2. Corrente de deslocamento

   3. Equações de Maxwell em forma pontual

   4. Equações de Maxwell em forma integral

   5. Condições de fronteira para campos variáveis no tempo

   6. Potenciais retardados

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

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.

O conteúdo programático do curso é disposto de tal maneira que os assuntos mais difíceis são abordados no final de cada capítulo, sendo estes 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.

No âmbito das atividades acadêmicas remotas, as aulas serão ministradas de modo síncrono por meio da plataforma Microsoft Teams. Todos os estudantes matriculados devem criar seu idUFU para utilizar o Microsoft Teams, onde acompanharão todo o conteúdo da disciplina, como aulas, atividades avaliativas, notas e material didático. Isso pode ser feito pelo link EaD UFU.

A carga horária síncrona das aulas será de 5 horas/semana e as aulas síncronas ministradas no Microsoft Teams serão gravadas e ficarão disponíveis para os estudantes assistirem novamente quando quiserem.

As atividades síncronas ocorrerão da seguinte maneira:

• Terça-feira: 14:50 - 16:30

• Quinta-feira: 14:50 - 16:30

• Sexta-feira: 10:40 - 12:20

Para um semestre de 15 semanas, não existirá carga horária assíncrona.

Todas as informações relativas à disciplina como materiais, trabalhos, entrega de trabalhos, aulas, entre outros serão feitos pelo Microsoft Teams.  Apenas no caso de problemas técnicos com o Microsoft Teams, outras plataformas devem ser utilizadas.

AVALIAÇÃO

A avaliação será composta de:

• 25 pontos para presença nas aulas síncronas, verificados por meio de chamada oral em cada aula;

• 75 pontos relativos a exercícios feitos pelos estudantes em forma de trabalhos avaliativos assíncronos ao final de cada capítulo. Quando cada capítulo for encerrado, o professor disponibilizará, por meio de questionário eletrônico Microsoft Forms, uma atividade que deverá ser feita e respondida eletronicamente pelos estudantes entre 0h de sexta-feira e 23:59 do domingo seguinte, totalizando 3 dias inteiros para solução da atividade. Atividades atrasadas não serão recebidas.

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.

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.

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

Complementar

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

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

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 08/11/2021, às 11:05, 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 3154114 e o código CRC 379E3A6B.

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