Universidade Do Estado De Santa Catarina Centro De Ciências Tecnológicas CCT Departamento de Física Prof. César Manchein PLANO DE ENSINO

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1 Universidade Do Estado De Santa Catarina Centro De Ciências Tecnológicas CCT Departamento de Física Prof. César Manchein PLANO DE ENSINO 1 Identificação Curso Engenharia Civil Ano 2015 Disciplina Física Geral III Sigla FGE3001 T/CIV122-04U Semestre letivo 2015/2 Carga horária total 72 horas-aula Aulas teóricas 72 horas-aula Aulas práticas 00 hora-aula 2 Ementa Força elétrica. Campo elétrico. Lei de Gauss. Potencial elétrico. Capacitores e dielétricos. Corrente elétrica e resistência. Força eletromotriz. Circuitos de corrente contínua. Campo magnético. Lei de Ampère. Lei de Faraday. Indutância. Circuitos de corrente alternada. Equações de Maxwell. 3 Objetivo Geral Desenvolver os conceitos e o formalismo básico do Eletromagnetismo Clássico. vetorial e cálculo diferencial em aplicações de interesse didático e prático. Utilizar a álgebra 4 Objetivos Específicos ˆ Estudar a interação entre partículas carregadas, através do estabelecimento da lei de Coulomb. Definir e campo elétrico. Descrever matematicamente o campo elétrico a partir da lei de Coulomb. Estudar o movimento de cargas elétricas, sob ação de campos elétricos. Calcular o campo elétrico produzido por distribuições discretas e contínuas de carga. Formular a lei de Gauss. Utilizar a lei de Gauss para calcular o campo elétrico produzido por distribuições de carga com simetrias esférica e cilíndrica. ˆ Estabelecer a definição de potencial elétrico, de diferença de potencial elétrico e de energia potencial elétrica de um sistema de cargas elétricas. Calcular o potencial elétrico produzido por distribuições discretas e contínuas de carga. Relacionar campo elétrico e potencial elétrico, através do operador gradiente. Definir capacidade elétrica ou capacitância. Calcular a capacitância de condutores e capacitores. Verificar a influência na capacitância, do preenchimento da região entre as placas de um capacitor com dielétricos. ˆ Definir corrente elétrica e resistência elétrica. Definir densidade de corrente elétrica e resistividade elétrica. Estabelecer as leis de Ohm e de Joule. Estabelecer as leis de Kirchhoff. Aplicar as leis de kirchhoff para a solução de circuitos elétricos simples, envolvendo resistores e capacitores. ˆ Definir campo magnético. Estudar o movimento de cargas elétricas e condutores elétricos, sob a ação de campos magnéticos. Estabelecer as leis de Ampère e de Biot-Savart, bem como aplicá-las para o cálculo de campos magnéticos produzidos por distribuições de corrente elétrica. Estabelecer a lei de Faraday. Definir indutância. Calcular indutância. Resolver os circuitos RL, LC, RLC e RLC forçado. Estabelecer as equações de Maxwell.

2 5 Calendário de Provas e do Exame Unidade Conteúdo Programático 1 Carga Horária Data da Prova Dia da Semana I Capítulos 23, 24 e horas-aula 28/08/2015 sex II Capítulos 26, 27, 28 e horas-aula 02/10/2015 sex III Capítulos 30, 31 e horas-aula 06/11/2015 sex IV Capítulos 33, 35, 36 e horas-aula 04/12/2015 sex EXAME Todos os capítulos 11/12/2015 sex 1 Conforme o livro texto adotado na disciplina, referência bibliográfica [1]. 6 Sistema de Aulas Sendo um curso teórico, a metodologia utilizada será a da aula expositiva e, eventualmente, a da demonstração prática feita através de experimentos ilustrativos realizados pelo professor em sala de aula. Durante as aulas, o alunos terão total liberdade para fazer perguntas e levantar questões pertinentes aos conteúdos programáticos, ou correlatos, a serem abordados em cada aula, conforme o cronograma de atividades em anexo. A presença pontual e participação do aluno às aulas e horários de atendimento extra-classe é de fundamental importância para o cumprimento dos objetivos da disciplina. 7 Atendimento aos Alunos Fora da sala de aula, o aluno terá à sua disposição a assistência individual do professor para elucidar suas eventuais dúvidas e também para conferência das suas soluções para os problemas e exercícios do livro texto. Para esta atividade extra-classe específica serão destinadas 02 (duas) horas semanais de atividade do professor 2, e o atendimento ao aluno será feito no Departamento de Física, na sala do professor (sala 12). Como forma complementar de atendimento aos alunos, o Departamento de Física conta, em geral, com o apoio de um(a) monitor(a) de Física Geral III. Informe-se sobre isso no departamento de Física. 8 Sistema de Avaliação A avaliação do aluno será feita através da sua média semestral (MS), que é a média aritmética das notas obtidas nas quatro avaliações escritas, individuais e sem consulta, a serem realizadas em sala de aula, e em horários de aula, conforme o calendário de atividades. As condições para a aprovação ou reprovação do aluno são as previstas no regimento desta Universidade. As condições para a aprovação do aluno são as seguintes: ˆ Cálculo da Média Final (MF): Sem exame: média semestral (MS) 7,0 MF = MS Aprovado!; Com exame (MS < 7,0): MF = (MS 6,0 + 4,0 NE)/10 5,0 Aprovado!; onde NE = nota do exame. ˆ Frequência mínima de 75%. 2 Os referidos horários de atendimento ao aluno podem ser encontrados na grade de horários do professor, localizada no mural ao lado da secretaria do Departamento de Física ou ainda na homepage do professor.

3 9 Observações Importantes 1. Não será permitido o uso de calculadoras com memória alfa-numérica e ou programáveis do tipo HP48xx, CASIO, etc., durante as provas e o exame, podendo o aluno fazer uso apenas de calculadoras simples (com as operações elementares) ou científicas (com funções trigonométricas e transcendentes). 2. Não será permitida a troca, o empréstimo ou o uso compartilhado de materiais ou calculadoras, entre os alunos(as), durante as provas e o exame; 3. Não será permitida a ausência do aluno, por qualquer motivo, da sala de prova ou exames antes da entrega de todo o material recebido; bem como o uso de telefones celulares, sem-fio ou similares. 4. O aluno(a) que não se sentir a vontade para responder perguntas ou dissertar a respeito dos tópicos relacionados aos temas de aula, por qualquer que seja o motivo, poderá dirigir-se privativamente ao professor para expor as suas razões e juntos possam encontrar uma possível solução. 5. Recomenda-se fortemente que o aluno(a) não use o celular durante as aulas, exceto se for para uso de algum aplicativo ou ferramenta relacionado as aulas e com prévio aviso ou permissão do professor. 6. Pedidos de Segunda Chamada de provas e do exame só podem ser requeridos em casos comprovados que obedeçam a legislação desta Universidade, e dentro do prazo regimental. Tendo sido deferido pelo coordenador do curso, a prova requerida será realizada logo a seguir, em data, local e horário indicado com antecedência pelo professor. 10 Lista de Exercícios q 1 q 2 4πε 0 r 2 Sugerimos ao aluno, ler sempre a parte teórica e os exemplos feitos no livro texto, antes de tentar resolver os problemas escolhidos, relativos a uma determinada seção do livro texto, ou capítulo. A discussão e estudo em grupo de alunos pode ser feita, porém cada aluno deve finalmente ser capaz de responder por escrito a cada um dos problemas estudados, com suas próprias palavras. Para a completa e correta solução dos problemas propostos, o aluno deverá formular as hipóteses necessárias e suficientes para desenvolver seus cálculos a partir de primeiros princípios, ou seja, dos princípios fundamentais e das leis físicas básicas envolvidas em cada tipo de problema. No de desenvolvimento e solução de problemas, é imprescindível que o aluno observe as unidades das medidas e grandezas a serem determinadas/utilizadas, a sua correta representação em um sistema de medidas, preferencialmente o Sistema Internacional de medidas (SI), as dimensões destas grandezas e a sua representação com o número correto de algarismos significativos, isto quando tratar-se de problemas com resultados numéricos a serem obtidos. A fim de minimizar a propagação de erros numéricos sugerimos que o aluno use, sempre que possível, pelo menos três algarismos significativos para as grandezas medidas e resultados obtidos nos problemas que envolvam cálculos numéricos. Nos problemas cuja solução é puramente algébrica analítica, o aluno deve fazer uso da análise dimensional para verificar a homogeneidade dimensional das expressões e resultados obtidos, testando sempre que possível os limites conhecidos destas expressões, e comparando seus resultados com outros resultados gerais já estudados. Sugerimos que o aluno resolva a lista de exercícios disponibilizada na página do professor. Observação: Os livros de Física, em geral, fazem o uso de letras em negrito para representar grandezas vetorias. Por exemplo, a Lei de Coulomb é escrita na forma F = 1 r, que é completamente equivalente à forma clássica F = 1 q 1 q 2 4πε 0 ˆr, preferida por alguns autores. Quando alguma fórmula vetorial for r 2 manuscrita, devemos fazer uso da segunda forma, para que fique claro o carácter vetorial ou escalar de cada grandeza, já que normalmente não escrevemos em negrito.

4 11 Referências Bibliográficas 11.1 Bibliografia Básica [1] HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J.. Fundamentos de Física: Eletromagnetismo, v. 3, ed. 4, Rio de Janeiro: LTC, [2] TIPLER, P.A.; MOSCA, G.. Física: para cientistas e engenheiros, v. 2, ed. 6, Rio de Janeiro: LTC, [3] YOUNG, H.D.; SEARS, F.W.; ZEMANSKY, M.W.. Física, v. 3, ed. 10, São Paulo: Addison Wesley, Bibliografia Complementar [1] NUSSENZVEIG, H.M., Curso de Física Básica: Eletromagnetismo, v. 3, ed. 1, Editora Edgard Blücher LTDA, [2] ALONSO, M.; FINN, E.J. Física um Curso Universitário, v. 2, São Paulo: Blücher, [3] SERWAY, R.A.; JEWETT Jr. J.W.. Princípios de Física, v. 3, ed. 3, São Paulo: Pioneira Thomson Learning Ltda, [4] FEYNMAN, R.P.; LEIGHTON R.; SANDS, M.L. Lições de Física, v. 2, ed. 2, Porto Alegre Bookman, [5] SADIKU, M.N.O.. Elementos de Eletromagnetismo, ed. 3, Porto Alegre Bookman, Joinville-SC, 29 de julho de home page: Prof. César Manchein Arquivo: fis3001.tex Vers~ao: #1.0 (29 de julho de 2015)

5 12 Cronograma das Aulas de FGE3001 T/CIV122-04U para 2015/2 Aula Data Tópicos / Seções do Livro Texto [1] 01 03/08 seg Apresentação do Plano de Ensino de FGE3001 T/CIV122-04U. Aspectos gerais sobre o conteúdo programático da disciplina /08 sex Carga elétrica A Lei de Coulomb /08 seg Campo Elétrico O campo elétrico. O campo elétrico criado por uma carga puntiforme e por um dipólo elétrico /08 sex O campo elétrico criado por uma distribuição contínua de cargas. Carga puntiforme num campo elétrico. Um dipólo num campo elétrico /08 seg Lei de Gauss A Lei de Gauss /08 sex Um condutor carregado isolado. Lei de Gauss: simetria cilíndrica e simetria esférica /08 seg Aula de revisão para a primeira prova /08 sex PROVA I 09 31/08 seg Potencial elétrico Introdução. O potencial elétrico num ponto. Superfícies equipontenciais. Cálculo do potencial a partir do campo. Potencial criado por uma carga puntiforme. Potencial criado por um grupo de cargas puntiformes. Potencial criado por um dipólo elétrico /09 sex Potencial criado por uma distribuição contínua de cargas. Cálculo do campo a partir do potencial. Energia potencial elétrica de um sistema de cargas puntiformes. 07/09 seg *** Feriado escolar *** 11 11/09 sex Capacitância A utilização de capacitores. Capacitância. Cálculo da capacitância. Capacitores em paralelo e em série /09 seg Armazenamento de energia num campo elétrico. Capacitor com um dielétrico. Os dielétricos e a lei de Gauss /09 sex Corrente e Resistência Cargas em movimento e correntes elétricas. Corrente elétrica e densidade de corrente. Resistência elétrica e resistividade elétrica. Lei de Ohm. Energia e potência em circuitos elétricos /09 seg Circuitos As Leis de Kirchhoff /09 sex Associação de resistores. Circuitos RC. Aula de revisão para a segunda prova /10 sex PROVA II

6 Aula Data Tópicos/Seções do Livro Texto [1] 17 28/09 seg O campo magnético Definição do vetor campo magnético B. A força de Lorentz. Movimento de cargas no campo magnético /10 seg Força magnética sobre um fio transportando corrente. Torque sobre uma bobina de corrente /10 sex Lei de Ampère A Lei de Biot-Savart. 12/10 seg *** Feriado escolar *** 20 16/10 sex Força magnética sobre um fio transportando corrente. A Lei e Ampère /10 seg Solenóides e toróides. Uma bobina de corrente e sua propriedades de dipólo magnético /10 sex Lei da Indução de Faraday A Lei da indução de Faraday. A Lei de Lenz /10 seg Indução: estudo quantitativo. O campo elétrico induzido. Aula de revisão para a terceira prova. 30/10 sex *** Feriado escolar *** 02/11 seg *** Feriado escolar *** 24 06/11 sex PROVA III 09/11 seg *** O Prof. estará participando de uma missão de trabalho no iip *** 13/11 sex *** O Prof. estará participando de uma missão de trabalho no iip *** 25 16/11 seg Indutância Definição de indutância. O cálculo da indutância. O circuito RL. Considerações sobre a energia armazenada num campo magnético. Indução mútua /11 sex Oscilações eletromagnéticas O circuito LC. O circuito RLC /11 sáb Correntes alternadas Por que estudar corrente alternada? O circuito RLC /11 seg Potência em circuitos de corrente alternada /11 sex O transformador /11 seg As equações de Maxwell As equações de Maxwell: a lista completa. Aula de revisão para a quarta prova /12 sex PROVA IV 32 11/12 sex EXAME FINAL 03 horas-aula.

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