Plano de Ensino

As disciplinas de física básica, em particular a disciplina de Física III-Eletromagnetismo, que é ministrada nos Cursos de Engenharias e Ciências Exatas,  é mais uma importante disciplina de física ministrada na universidade. Para a formação de químicos, matemáticos, engenheiros, geólogos e outros profissionais, representa possivelmente o único contato que terão com os conceitos fundamentais da física e como é a forma de pensar e de abordar problemas dos físicos.

A disciplina de Física III, ministrada neste segundo semestre de 2019, é destinada ao curso de Bacharelado em Química, mas o material é genérico podendo ser usado por qualquer aluno que curse uma disciplina equivalente (física 3, física B,  física geral e experimental B, física geral 3). As aulas serão dadas nas segunda (16-18h) e quarta (16-18h)-feiras, no bloco de salas de aula do ICE da UFAM. Nesta disciplina de física III, abordaremos 10 tópicos sobre a teoria eletromagnética, tema fundamental na formação de um bacharel em química:

1. Carga Elétrica

•  Breve histórico
• Processo de eletrização
• Estrutura atômica
• Condutor e isolante
• Lei de Coulomb
• Forma vetorial da lei de Coulomb
• Princípio da superposição

            i) Distribuição discreta de carga

            ii) Distribuição contínua de carga

• Quantização da carga
• Conservação da carga
• Problemas

2. Campo Elétrico

• Definição
• Linha de força
• Campo elétrico de uma distribuição discreta de carga
• Campo elétrico de uma distribuição contínua de carga

        i) Linha de carga

        ii) Anel de carga

        iii) Disco de carga

        iv) Plano de carga

        v) Casca esférica

        vi) Esfera densa carregada

• Carga pontual num campo elétrico E
• Dipolo num campo elétrico E

3. Lei de Gauss

• Definição de fluxo
• Fluxo do campo elétrico
• Forma integral da lei de Gauss
• Lei de Gauss e Lei de Coulomb
• Um condutor carregado
•  Aplicações da lei de Gauss
• Modelo atômico de Bohr

4. Potencial Elétrico

• Energia potencial elétrica
• Potencial elétrico
• Superfícies equipotenciais
• Cálculo do potencial a partir do campo E
• Potencial elétrico produzido por uma distribuição discreta de carga
• Potencial elétrico produzido por uma distribuição contínua de carga
• Cáculo do campo E a partir do potencial
• Condutor isolado

5.  Capacitância e Dielétrico

• Capacitância e capacitores
• Cálculo de capacitância
• Associação de resistores
• Energia armazenada num campo elétrico
• Capacitor com um dielétrico
• Uma visão microscópica do dielétrico
• Lei de Gauss num dielétrico

6.Corrente e Resistência

• Definição de corrente elétrica
• Densidade de corrente
• Equação de continuidade (conservação da carga)
• Resistência e resistividade
• Associação de resistores
• Lei de Ohm
• Uma visão microscópica da lei de Ohm
• Energia e potência em circuitos elétricos
• Semicondutores
• Supercondutividade

7. Circuitos de Corrente Contínua

• "Bombeamento " de cargas
• Trabalho, energia e força eletromotriz
• Leis de Kirchhoff
• Transformação triângulo-estrela
• Instrumentos de medidas elétricas
• Cálculo da corrente e diferença de potencial em circuitos
• Circuito RC
• Sistemas de distribuição de potência

8. Campo Magnético

• Breve histórico
• Definição do vetor indução magnético B
• Linhas de campo
• Fluxo magnético
• Força magnética (Lorentz)
• Campos cruzados: A descoberta do elétron
• Campos cruzados:O  Efeito Hall
• Movimento de partículas num campo magnético
• Cíclotrons e Sícrotrons
• Força magnética num fio percorrido por corrente
• Força e torque sobre uma espira de corrente
• Momento de dipolo
• Relação entre momento angular e e dipolo

9. Campos Magnéticos Produzidos por Correntes

• Campo magnético de uma carga em movimento
• Cálculos do campo B de uma distribuição de corrente: Lei de Biot-Savart
• Força entre duas correntes
• Lei de Ampere
• Aplicações da lei de Ampere

10. Indução e Indutância

• Experiências de indução
• Lei de Faraday
• Lei de Lenz
• Indução e transferência de energia
• Campos elétricos induzidos
• Indutores e auto-indutância
• Correntes de Foucault
• Energia armazenada num campo magnético
• Indução mútua
• Circuitos RL, LC e RLC
• Supercondutividade

11. Oscilações Eletromagnéticas e Corrente Alternada (*)

• Oscilações num circuito LC
• Analogia eletromecânica
• Oscilações amortecidas num circuito RLC
• Corrente alternada
• Potência em circuitos de correntes alternadas
• Ressonância em circuitos de corrente alternadas

12. Equações de Maxwell e Magnetismo da Matéria (*)

• Lei de Gauss para campos magneticos
• Campos magneticos induzidos
• Corrente de deslocamento
• Equações de Maxwell
• Ondas eletromagnéticas e a velocidade da luz
• Energia e momento linear em ondas eletromagnéticas
• Ímãs permanentes
• O magnetismo e os elétrons
• Magnetização e susceptibilidade
• Propriedades magnéticas dos materiais

        i) Diamagnetismo

        ii) Paramagnetismo

        iii) Ferromagnetismo

  (*) tópicos optativos, não serão cobrados nas provas pariciais e nem na prova final.             

BIBLIOGRAFIA

• Livro-Texto: Fundamentos de Física, Eletromagnetismo Halliday & Resnick, Jearl Walker,  9a edição, Volume 3, Editora LTC, 2012

• Livros auxiliares:

1) Física, Paul A. Tipler, Volume 2, segunda edição, Editora Guanabara Dois, 1982

2) Física, Eletromagnetismo, Alaor Chaves, Volume 3, primeira edição, Editora Reichmann & Affonso Editores, 2001

3) Curso de Física Básica 3-Eletromagnetismo, Moysés Nussenzveig, primeira edição, Editora Edgard Blücher LTDA, 1981

4)  Física: Fundamentos e Aplicações, Robert M. Eisberg e Lawrence S. Lerner, Volume 3, Editora McGRaw-Hill, 1982.

5) Física 3, Eletromagnetismo, Sears & Zemansky, Young & Freedman, 12a edição, Editora Pearson, 2008.

6) Física 3, Eletromagnetismo,  John P. McKelvey e Howard Grotch, Editora Harper & Row do Brasil LTDA, 1979

METODOLOGIA DE AVALIAÇÃO

• Serão realizadas quatro (4) provas parciais (P1, P2, P3, P4)  e uma prova final (PF), com nota máxima cada dez pontos (10,0)

                Prova 1 (P1): Tópicos 1 , 2 e 3 (dia 09/09/2019), Capítulos 21, 22 e 23 do Livro-Texto

                Prova 2 (P2): Tópicos 4 , 5 e 6  (dia 07/10/2019), Capítulos 24, 25 e 26 do Livro-Texto

                Prova 3 (P3): Tópicos 7 e 8   (dia 30/10/2019), Capítulos 27 e 28 do LIvro-Texto

                Prova 4 (P4): Tópicos 9 e 10 (dia 09/12/2019), Capítulos 29 e 30 do Livro-Texto

                Prova Substitutiva (PS): Topicos relativos a prova parcial escolhida (dia 11/12/2019)

                Prova Final (PF): Todos os tópicos (dia 19/12/2019), todos os capítulos do Livro-Texto (21 a 30)

•  No decorrer do desenvolvimento dos conteúdos da disciplina física III, colocamos no site  propostas de dez (10) listas de exercícios (L1, L2, .....L10) associadas a cada tópico exposto acima. Para cada unidade (prova), teremos: três (3) listas (L1, L2 e L3) associadas a prova 1, tres (3) listas (L4, L5 e L6) associadas a prova 2, duas (2) listas (L7 e L8) associada a prova 3 e duas (2) listas (L9 e L10) associadas a prova 4.
•  Para cada prova parcial serão retiradas duas (2) questões (um verdadeiro CRTL C... CTRL V) dos respectivos conjuntos de listas associadas as provas parciais. Portanto, caso o estudante faça estas listas com sucesso, terá garantido uma nota cinco (5,0) no mínimo. Desta maneira, não deixe de exercitar, pois parte do seu sucesso está diretamente associado a realização destas tarefas.
• Todas as  provas parciais serão feitas individualmente e com consulta (apenas) ao caderno de anotação. Por isto é fundamental que todos compiem as suas anotações individuais das aulas expositivas do professor em um caderno, pois não será permitido, por hipótese alguma, o uso de anotações em folhas separadas, celular, livro, etc.
• A escolha individual (e optativa) do estudante, o mesmo poderá solicitar à realização de uma prova substitutiva (PS) relativa a uma  das provas parciais (sem consulta). Salientamos que prevalecerá a nota da prova substitutiva, isto é, caso a nota da PS seja menor do que a prova parcial, a nota final será a PS. Então, na hora da escolha da PS pense bem antes de decidir a qual prova deseja substituir.
• A prova final não será permitida consulta.
•  Eliminaremos a menor nota das provas parciais e calcularemos a média artmética das três maiores notas (MP)
• Caso o estudante obtenha MP<7,0 terá que fazer a prova final (PF), e com isto computado a média final MF=(2*MP+PF)/3. Caso contrário, o estudante estará passado  com a média final MF=MP. Se MF<5,0, o estudante será reprovado por nota.

CRONOGRAMA DO CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 2013/2014

• Tópico 1: Carga Elétrica
• Tópico 2: Campo Elétrico
• Tópico 3: Lei de Gauss
• Tópico 4: Potencial Elétrico
• Tópico 5: Capacitância e Dielétrico
• Tópico 6: Corrente e Resistência
• Tópico 7: Circuitos de Correntes Contínua
• Tópico 8: Campo Magnético
• Tópico 9: Campos Magnéticos Produzidos por Correntes
• Tópico 10: Indução e Indutância
• Tópico 11: Oscilações Eletromagnéticas e Corrente Alternada (*)
• Tópico 12: Equações de Maxwell e Magnetismo da Matéria (*)

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