Electromagnetismo - estgv - Instituto Politécnico de Viseu

INSTITUTO POLITÉCNICO DE VISEU
ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA
Electromagnetismo
2.º Ano
Bacharelato/Licenciatura em Engenharia Electrotécnica
2007/2008
Docentes:
Teóricas: Paulo Moisés Almeida da Costa
Gabinete 13
E-mail: [email protected]
Teórico-Práticas: João Pereira Figueiredo Cantão
Gabinete 14
E-mail: [email protected]
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
Electromagnetismo 2007/2008
INSTITUTO POLITÉCNICO DE VISEU
ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA
No final da disciplina o aluno deverá ser capaz de:
¾
¾
¾
¾
¾
¾
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
¾ Perceber o significado físico de campo magnético e respectiva aplicação na
electrotécnia
¾ Compreender as forças electromagnéticas e respectiva aplicação prática na
electrotécnica
¾ Perceber o comportamento dos núcleos magnéticos
Avaliação:
A classificação final do aluno será obtida por:
max { CF1 ; CF2
}
Sendo:
CF1 = 0,8 E + 0,2 AC
CF2 = 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)
Electromagnetismo 2007/2008
INSTITUTO POLITÉCNICO DE VISEU
ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA
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)
3.7 - 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
Electromagnetismo 2007/2008
INSTITUTO POLITÉCNICO DE VISEU
ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA
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
9.1 - 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
Electromagnetismo 2007/2008
INSTITUTO POLITÉCNICO DE VISEU
ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA
Bibliografia
Electromagnetismo
William H. Hayt Jr. (4ª edição)
Livros técnicos e científicos editora
Introdução ao electromagnetismo
Suishil Kumar Mendirata
Fundação Calouste Gulbenkian
Electromagnetismo
Kraus. Carver
Guanabara Brasil
Electromagnetism for Engeniers
P. Hammond
Pergamond Press
Electromagnetismo
Joseph A. Edminister
Schaum McGraw-Hill
Electromagnetic Concepts and Aplications
Stanley V. Marshall, Gabriel G. Skitek
Prentice- Hall International Editions
Electromagnetismo
Carlos Peres Quevedo
MacGraw-Hill, 1982
Applied Electromagnetics
Martin A. Plonus
MacGraw-Hill, 1978
Basic Electromagnetism
E. R. Dobbs
Chapman & Hall, 1993
Electromagnetismo 2007/2008