Eletricidade e Magnetismo II. Informações sobre o curso 2 SEMESTRE DE 2017

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Aníbal Nunes Lombardi
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1 Eletricidade e Magnetismo II Informações sobre o curso 2 SEMESTRE DE de agosto de 2017

2 Páginas-web da disciplina O curso tem páginas na WEB em: gusev/ html. e no STOA: Nelas, poderá ser encontrada toda a informação referente ao Programa, Bibliografia, Apostilas, Guias para tomada de dados, Listas de Exercícios, Notícias, etc., da disciplina. Visite estas páginas regularmente! Objetivos Introduzir os fenômenos que envolvem a eletricidade e o magnetismo. Interpretar esses fenômenos em termos da teoria do eletromagnetismo e das equações de Maxwell. Relacionar os tópicos tratados no curso com desenvolvimentos tecnológicos e aplicações diversas no nosso cotidiano. Discussão qualitativa sobre o experimento de Michelson Morley e suas conseqüências para a construção da teoria da relatividade, como preparação para a disciplina de Relatividade que vai se seguir na grade. Desenvolver atividades orientadas relacionando o conteúdo do curso com o ensino de eletricidade e magnetismo no ensino médio, tais como propostas de exercícios ou, preparação de materiais didáticos, análise de textos didáticos, etc Aulas Aulas expositivas com atividades em grupo na sala de aula. Aulas Turma Professor Segundas Quintas Sala Gennady Gusev 10h 12h 8h 10h Alexandre Levine 21h 23h 19h 21h 212 Avaliação A avaliação será feita por meio de três provas e das atividades em grupo. A média final, M F, será calculada como segue: M F = (3M A + 7M p )/10 sendo M A, a média das notas das atividades em grupo e M P, a média aritmética das notas de tres provas: a maior nota dentre as duas primeiras provas e a nota da terceira prova (note que a última prova é obrigatória!). Os pesos de M A e de M P são, respectivamente, 30% e 70%. Não haverá prova substitutiva. Será considerado aprovado o aluno que obtiver média final igual ou superior a 5,0 e freqüência igual ou superior a 70%, além de ter obtido média igual ou superior a 5,0 nas atividades relacionadas aos créditos trabalho. Para alunos com F = 70% e resultado 3,0 = M < 5,0 haverá uma prova de recuperação ( P Rec ). Para estes alunos a média final MF do semestre será: M F = (M + 2P rec )/ ELETRICIDADE E MAGNETISMO II i

3 Finalmente, serão aprovados alunos com M = 5,0 ou M F = 5,0, além de ter obtido média igual ou superior a 5,0 nas atividades relacionadas aos créditos trabalho. Aviso: Somente os alunos regularmente matriculados poderão fazer o curso. Notas de alunos sem matrícula não serão guardadas. Programa a. Revisão das equações básicas do eletromagnetismo; Lei de Gauss, Lei de Ampère, Lei de Faraday. b. Capacitores: energia elétrica armazenada no capacitor, materiais dielétricos e polarização, modelos qualitativos de condutores, isolantes e semi-condutores. Circuito RC. Balanço de energia. Experimento qualitativo com circuito RC para verificação de armazenamento de energia, tempo característico, etc. c. Indutância: auto indutância e indutância mútua, energia magnética. Circuito LC. Balanço de energia. d. Circuito RLC- oscilações livres, tipos de amortecimento. Experimento qualitativo com oscilações livres observadas com osciloscópio, descrição qualitativa do papel de cada elemento no circuito. e. Oscilações forçadas e ressonância. Balanço de Energia. Experimento qualitativo com circuito RLC, construção da curva de ressonância e análise qualitativa. Filtros, transformadores e linhas de transmissão. f. Equações de Maxwell - corrente de deslocamento, Equação de Ampére-Maxwell. g. Ondas eletromagnéticas, equação de onda no vácuo, velocidade de propagação e espectro eletromagnético. h. Ondas planas, polarização, energia transportada pela onda eletromagnética. Experimento qualitativo com emissor de micro ondas para observação. e análise qualitativa de fenômenos de polarização, absorção e reflexão. i. Discussão do experimento de Michelson e Morley, modelo de éter e mudança de referencial. Discussão sobre invariância das equações de Maxwell e postulados da relatividade.método Aulas expositivas e atividades em grupo na sala de aula. Realização de experimentos qualitativos para observação e discussão de fenômenos tratados no curso. Exercícios em grupo em sala de aula Critério provas, provinhas, apresentações e relatórios de experimentos qualitativos. Atividades A primeira aula será expositiva, realizada em sala de aula (divulgada no site). As aulas seguintes serão realizadas nos Laboratórios de Ensino. Os alunos realizam experiências propostas em grupos, por falta de número suficiente de equipamentos. Análises preliminares dos dados obtidos devem ser efetuadas a realização da experiência, na presença do professor. Eventuais dúvidas e falhas devem ser primariamente sanadas no laboratório. Cada experiência deve ser relatada com um trabalho cientifico. Os relatórios devem ser elaborados fora do horario de aula e devem ser entregues no prazo máximo de duas semanas após a execução da experiência (vide calendário em anexo). O trabalho em grupo é fortemente incentivado para o melhor aproveitamento da experiência ELETRICIDADE E MAGNETISMO II ii

4 Experiências 1. Capacitores: associações, dielétricos, tempo de descarga - Data: 14/08/ Circuitos RC e LC - Data: 28/08/ Oscilações livres em um circuito RLC - Data: 25/09/ Resonancia - Data: 9/10/ Ondas polarizadas - Data: 20/11/ Filme sobre experimento de Michelson-Morley com roteiro para discussão. - Data: 30/11/ ELETRICIDADE E MAGNETISMO II iii

5 Calendário agosto setembro decembro novembro outubro º sem - CALENDÁRIO ELETRICIDADE E MAGNETISMO -II D S T Q Q S S atividade -Segunda atividade-quinta Apresentação da disciplina/revisão Capacitores: capacitância, energia elétrica armazenada no capacitor Circuito RC, balanço de energia Experimento 1- capacitores, dielétricos, tempo de descarga. Aula de exercícios - capacitores, circuitos RC Auto indutância, energia magnética armazenada no indutor, densidade de energia Circuito LC: oscilações livres, Circuito RL Experimento 2 - circuitos RC e LC. Aula de exercícios - circuito RLC: oscilações livres Semana da Pátria. Não haverá aula Prova P1 Circuito RLC: oscilações livres, equação diferencial Circuito RLC: diferentes tipos de amortecimento. Aula de exercícios - circuito RLC: oscilações livres Experimento 3 - oscilações livres em um circuito RLC. Oscilações forçadas, equação diferencial e soluções Circuitos RLC: ressonância. Circuitos RLC: filtros, transformadores, linhas de transmissão Experimento 4 ressonância. Dia da Padroeira do Brasil, Nossa Senhora Aparecida. Não haverá aula Encontro da Licenciatura em Física Aula de exercícios - circuitos RLC: oscilações forçadas. Prova P Ondas: o que é onda? Tipos de onda, equação de onda Finados. Não haverá aula Equações de Maxwell na forma diferencial. Ondas EM no vácuo: energia, pressão de radiação Ondas eletromagnéticas planas e monocromáticas no vácuo propriedades. Proclamação da República. Não haverá aula Experimento 5 - ondas polarizadas. Ondas eletromagnéticas: superposição, polarização Eletromagnetismo e Relatividade Especial. Experimento 6 - Video: experimento de Michelson-Morley Apresentação dos trabalhos. Apresentação dos trabalhos Prova P Aulas da Turma : Prof. Gennady Gusev - Segunda-feira, 10h-12h; Quinta feira, 8h-10h Aulas da Turma : Prof. Alexandre Levine - Segunda-feira, 21h-23h; Quinta feira, 19h-21h Figura 1: Calendário da disciplina ELETRICIDADE E MAGNETISMO II iv

6 Apresentação da Equipe Gennady Gusev Professor Titular junto ao Departamento de Fìsica dos Materiais e Mecânica do IFUSP. IFUSP - Ed. Mário Schenberg, sala 211 gusev@if.usp.br Alexandre Levine Professor Doutor junto ao Departamento de Física dos Materiais e Mecânica do IFUSP. IFUSP - Ed. Mário Schenberg, sala 209 alevin@if.usp.br Amina Solano Lopes Ribeiro (turma noturno) Monitora-bolsista. aminaslr@if.usp.br Gabriela Carvalho Silva (turma diurno) Monitora-bolsista. gabriela.carvalho.silva@usp.br Técnicos Responsáveis - Labo- Edelberto José dos Santos e Adélio Pereira Dias (Canela) ratório de Ensino - Ala II, subsolo, IFUSP 1 Monitores Os monitore farão plantõa nas quinta das 18h às 19h (noturno) e nas segundas das ás (diurno) para atendimento dos alunos da disciplina Eletricidade e Magnetismo II. Nesses horários também haverá aulas de exercícios e apresentações sobre temas específicos relacionados à disciplina. Avisos e materiais, tais como listas de exercícios, roteiros dos experimentos, anúncio de aulas extras etc serão colocados no Stoa. Todos os alunos regularmente matriculados têm acesso livre ao portal. Bibliografia Livros-texto A Física vol 2. P. A. Tipler, Gene Mosca, Física vol 2.LTC B Eletromagnetismo Alaor Chaves LTC. C Física III Sears e Zemansky, 3a Edição, Young e Freedman. D Fundamentos de Física vol. 3 David Halliday, Robert Resnick, Jearl Wlaker 4a. edição. E Feynman Lectures in Physics, vol. II (tópicos do cap. 18) (há tradução em português), (tópicos dos caps ; somente em inglés ou espanhol). R. Feynman ELETRICIDADE E MAGNETISMO II v

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