O objetivo da disciplina é estudar essa consequência das equações de Maxwell. Mas, produzir ondas eletromagnéticas e verificar suas propriedades, exige a utilização de instrumentos construídos com os materiais disponíveis que, como sabemos, têm resistência elétrica.
Nesta disciplina, que praticamente finaliza o estudo do Eletromagnetismo no seu curso, os experimentos iniciais destinam-se tanto a demonstrar a utilidade dos equipamentos básicos - multímetro e osciloscópio – na realização de medidas experimentais como a dar alguma sensibilidade para as grandezas básicas do eletromagnetismo: carga e campo elétrico, que normalmente não são mensuráveis diretamente; bem como corrente e tensão elétricas, estas sim, mais fáceis de observar.
O primeiro experimento induzir um apelo visual às leituras do multímetro. O brilho da lâmpada dá indicação da corrente (ou da tensão) em seus terminais. As cargas elétricas, produzidas na pilha, formam uma corrente que circula pelos fios sem sumir, até atingir o outro polo da pilha. Verificaremos também a influência da configuração na prática da montagem experimental quando montamos um circuito real com fios e terminais reproduzindo um esquema elétrico proposto de maneira abstrata.
O segundo experimento procurará, de um lado, mostrar a existência de dispositivos para os quais a relação entre corrente e tensão é complexa usando o multímetro.
Nos experimentos seguintes (três), estudaremos circuitos RLC e simularemos medidas usando osciloscópio. Começamos com o circuito RC, onde analisaremos a maneira que um capacitor descarrega através de um resistor. Estudaremos as curvas de descarga de um capacitor usando medidas obtidas com voltímetro e osciloscópio, verificando a adequabilidade do equipamento de medida a partir dos valores dos componentes do circuito.
No quarto experimento estudaremos o comportamento do circuito RLC livre, isto é, verificaremos como evolui no tempo a corrente da descarga do capacitor nesse circuito. Utilizando um gerador de onda quadrada para carregar o capacitor, simularemos a oscilação (no tempo) da diferença de potencial entre as placas do capacitor. Esta etapa intermediária para o estudo das oscilações forçadas é essencial, uma vez que a solução da equação do circuito forçado exige o conhecimento da solução da equação correspondente à oscilação livre. Finalmente, no quinto experimento, estudaremos o circuito RLC forçado. Note que o conteúdo físico básico destes 3 experimentos já é completamente conhecido, uma vez que foi estudado na disciplina de Eletricidade II. Sabendo lidar com os instrumentos de medidas elétricas, estaremos prontos para observar mais diretamente os campos elétrico e magnético no segundo ciclo de experimentos.
Já as atividades da parte final do curso exploram os fenômenos ondulatórios para frequência da luz visível. No conjunto, ampliaremos também a faixa de valores de tensões e correntes utilizadas. Enfim, propomo-nos a enfrentar o desafio de procurar entender como a mesma teoria lida com fenômenos tão diversos quanto os mencionados acima, onde as grandezas características variam por muitas ordens de grandeza. Esse é um grande desafio, principalmente quando vemos que só temos acesso às grandezas físicas por meio de instrumentos.
O sexto experimento inicia o segundo ciclo, no qual estudaremos fenômenos eletromagnéticos fora de circuitos eletrônicos. Um método para avaliar a intensidade de um campo magnético é a motivação dessa atividade. Usando osciloscópio e tensão variável, simularemos a calibração de uma ponta de prova em um ambiente conhecido (solenóides compridos com várias espiras) que posteriormente será usada para mensurar a intensidade de algumas bobinas de Helmholtz usadas no laboratório didático.
A minimização da perda no transporte de energia eletromagnética (corrente alternada ou radiofrequência) para grandes distâncias é obtida usando-se linhas de transmissão. O sétimo experimento é dedicado ao entendimento e medidas para diferentes situações de acoplamento de uma linha de transmissão.
Propriedades relacionadas a polarização de ondas eletromagnéticas serão simuladas no oitavo experimento. Para essa finalidade serão idealizados equipamentos para emissão e recepção de micro-ondas polarizadas, bem como métodos para definir ou mudar a polarização de ondas eletromagnéticas.
Finalmente, na última experiência simularemos os fenômenos de interferência de ondas eletromagnéticas na região do visível, devido a interação de uma fonte de luz monocromática com sistemas incluindo fendas simples e duplas, nos quais pode-se controlar tanto a largura das fendas como a distância entre os centros das fendas duplas.
Enfim, propomo-nos a enfrentar o desafio de procurar entender como a mesma teoria lida com fenômenos tão diversos quanto os mencionados acima, onde as grandezas características variam por muitas ordens de grandeza. Esse é um grande desafio, principalmente quando vemos que só temos acesso às grandezas físicas por meio de instrumentos.
- Docente: Cristiano Luis Pinto de Oliveira
- Docente: Elisabeth Mateus Yoshimura
- Docente: Sueli Hatsumi Masunaga