INSTITUTO POLITÉCNICO DE VISEU ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA. Electromagnetismo

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1 2.º Ano Bacharelato/Licenciatura em Engenharia Electrotécnica 2007/2008 Docentes: Teóricas: Paulo Moisés Almeida da Costa Gabinete 13 Teórico-Práticas: João Pereira Figueiredo Cantão Gabinete 14 Objectivos da disciplina: A disciplina de electromagnetismo pretende dotar os alunos com as seguintes competências: a) Conhecimento dos fundamentos sobre campos eléctricos e campos magnéticos b) Capacidade para analisar e interpretar fenómenos electrostáticos e electromagnéticos c) Cálculo de campos eléctricos originados por diferentes distribuições de carga e de campos magnéticos originados por diferentes distribuições de corrente. d) Capacidade para aplicar os conceitos teóricos a situações práticas e) Capacidade para interpretar o funcionamento básico de equipamentos (sensores, actuadores, máquinas eléctricas) f) Capacidade para selecionar materiais magnéticos

2 No final da disciplina o aluno deverá ser capaz de: Perceber o significado físico de campo eléctrico e respectiva aplicação na electrotécnia Identificar as variáveis que influênciam o campo eléctrico Determinar campos eléctricos originados por diferentes distribuições de carga Perceber o conceito de energia, potencial e diferença de potencial Compreender a diferença entre materias condutores, semicondutores e dieléctricos Compreender o conceito de capacidade, as variáveis de que depende e respectiva aplicação Perceber o significado físico de campo magnético e respectiva aplicação na electrotécnia Compreender as forças electromagnéticas e respectiva aplicação prática na electrotécnica Perceber o comportamento dos núcleos magnéticos Avaliação: A classificação final do aluno será obtida por: { CF ; } max 1 CF2 Sendo: CF = 0,8E 0, 2AC 1 + CF = 2 E E a classificação obtida na frequência/exame (avaliado de 0 a 20 valores) AC a classificação obtida na avaliação continua baseada na resolução de um conjunto de exercícios propostos pelos docentes (avaliado de 0 a 20 valores)

3 Programa: 1 Breve revisão sobre análise vectorial 1.1 Escalares e vectores 1.2 Álgebra vectorial 1.3 Sistema cartesiano de coordenadas 1.4 Componentes de um vector e vectores unitários 1.5 Campo escalar e campo vectorial 1.6 Produto escalar 1.7 Produto vectorial 1.8 Sistemas de coordenadas cilíndricas e esféricas 2 Campo Eléctrico 2.1 Lei de Coulomb 2.2 Principio da sobreposição 2.3 Campo devido a uma distribuição volumétrica contínua de carga 2.4 Campo de uma linha de cargas 2.5 Campo de uma superfície plana de cargas 2.6 Linhas de força e esboço de campos 3 Densidade de fluxo eléctrico, lei de Gauss e divergência 3.1 Densidade de fluxo 3.2 Lei de Gauss 3.3 Aplicação da lei de Gauss: distribuições simétricas de cargas 3.4 Aplicação da lei de Gauss: elemento diferencial de volume 3.5 Divergência 3.6 Primeira equação de Maxwell (electrostática) O operador e o teorema da divergência. 4 Energia e potencial 4.1 Energia utilizada no movimento de uma carga pontual num campo eléctrico 4.2 Integral de linha 4.3 Diferença de potencial e potencial 4.4 O campo potencial de uma carga pontual 4.5 O potencial de um sistema de carga: campo conservativo 4.6 Gradiente de potencial 4.7 O dipolo 4.8 Densidade de energia no campo electrostático 5 Condutores, Dielétricos e Capacidades 5.1 Corrente e densidade de corrente 5.2 Continuidade da corrente 5.3 Condutores metálicos 5.4 Propriedades dos condutores e condições de contorno 5.5 O método das imagens

4 5.6 Semicondutores 5.7 Natureza dos materiais dieléctricos 5.8 Condições de contorno para materiais dieléctricos perfeitos 5.9 Capacidade 5.10 Capacidade de uma linha de dois fios paralelos 6 - Equações de Poisson e de Laplace 6.1 Equações de Poisson e de Laplace 6.2 Teorema da unicidade 7 Campo magnético estacionário 7.1 Lei de Bio-Savart 7.2 Lei de Ampere 7.3 Rotacional 7.4 Teorema de Stokes 7.5 Fluxo magnético e densidade de fluxo magnético 7.6 Potenciais vector e escalar magnético 7.7 Leis do campo magnetostático 8 Forças magnéticas, materiais e indutância 8.1 Força sobre uma carga em movimento 8.2 Força sobre um elemento diferencial de corrente 8.3 Força entre elementos diferenciais de corrente 8.4 Força e binário num circuito fechado 8.5 Natureza dos materiais magnéticos 8.6 Magnetização e permeabilidade 8.7 Condições de contorno para um campo magnético 8.8 Circuito magnético 8.9 Forças e energia potencial em materiais magnéticos 8.10 Indutância e indutância mútua 9 Campos variáveis no tempo e equações de Maxwell Lei de Faraday 9.2 Corrente de deslocamento 9.3 Equações de Maxweel na forma potencial 9.4 Equações de Maxwell na forma integral 9.5 Potenciais retardados 10 Núcleos magnéticos

5 Bibliografia William H. Hayt Jr. (4ª edição) Livros técnicos e científicos editora Introdução ao electromagnetismo Suishil Kumar Mendirata Fundação Calouste Gulbenkian Kraus. Carver Guanabara Brasil Electromagnetism for Engeniers P. Hammond Pergamond Press Joseph A. Edminister Schaum McGraw-Hill Electromagnetic Concepts and Aplications Stanley V. Marshall, Gabriel G. Skitek Prentice- Hall International Editions Carlos Peres Quevedo MacGraw-Hill, 1982 Applied Electromagnetics Martin A. Plonus MacGraw-Hill, 1978 Basic Electromagnetism E. R. Dobbs Chapman & Hall, 1993