Programação
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Introdução
O Eletromagnetismo é a área da física que estuda os fenômenos relacionados à eletricidade e ao magnetismo. Ele utiliza como base o conceito de campos elétrico e magnético, descrevendo a relação entre os dois campos em separados, bem como combinando-os. O eletromagnetismo se baseia nos princípios de carga elétrica e variação de fluxo magnético. Cargas elétricas em movimento geram campos magnéticos e a variação do fluxo magnético produz campos elétricos. O campo magnético surge a partir do movimento de carga(s) elétrica(s), ou seja, campos magnéticos são gerados por correntes elétricas. A variação do fluxo magnético resulta em campos elétricos através da indução eletromagnética. De forma similar, a variação do campo elétrico causa um campo magnético. Uma vez que há uma relação de dependência mútua entre os campos, fala-se em campo eletromagnético.
Os estudos do eletromagnetismo tiveram início a partir de experiências do físico Hans Christian Oersted, no século XIX. Por volta de 1820, Oersted desenvolveu uma experiência empírica que permitiu estabelecer uma relação entre os fenômenos magnéticos e elétricos, dando origem ao eletromagnetismo. Outros físicos também contribuíram para o desenvolvimento do eletromagnetismo, entre eles André-Marie Ampère, William Sturgeon, Joseph Henry, Georg Simon Ohm, Michael Faraday e Nikola Tesla. A invenção do primeiro eletroímã, feita pelo físico e matemático André-Marie Ampère, foi fundamental para a criação e aperfeiçoamento de aparelhos, como o telefone, o microfone e o alto-falante. O físico Michael Faraday descobriu a indução eletromagnética, descoberta essa que foi essencial para a invenção de motores movidos a eletricidade e também transformadores. Com essas descobertas, o físico James Clerk Maxwell unificou os campos elétrico e magnético, em 1861, através de equações que descrevem os fenômenos como um só: o fenômeno eletromagnético. Essa unificação foi um dos mais importantes trabalhos em física no século XIX. As chamadas equações de Maxwell não foram desenvolvidas por ele, mas recebem seu nome pois foi ele quem descobriu a relação entre elas. Através dessa unificação, foi possível demonstrar que campos elétricos e magnéticos faziam parte de um só campo - o campo eletromagnético. Tais equações também descreverm a natureza ondulatória da luz, que é uma onda eletromagnética. O desenvolvimento desses estudos foi importante para a realização de invenções como a lâmpada elétrica, criada por Thomas Edison, ou o gerador de corrente alternada, criado por Nikola Tesla. O sucesso da teoria de Maxwell contribuiu também para a criação da Teoria da Relatividade de Albert Einstein.
*** Mais informações sobre esse curso, incluindo listas de exercícios, provas de anos anteriores etc., podem ser encontradas no site geral da disciplina Física III ***
_____________________________________________________________________________________________________________________Dia, Horário e Local das Aulas
As aulas são ministradas de forma presencial na sala C1-04:- Quartas-Feiras: das 13h10 às 14h50
- Quintas-Feiras: das 13h10 às 14h50
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Bibliografia
Livro-texto do curso:
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Método de Avaliação
- A avaliação será baseada em duas provas parciais com pesos iguais
- A ausência em qualquer prova parcial implica em nota nula para aquela prova
- Após as duas provas parciais, haverá uma prova substitutiva apenas para aqueles que perderam uma das provas parciais
- A média parcial será dada por \(M = (P_1 + P_2)/2\), onde \(M \geqslant 5 \) significa Aprovado, \( 3 \leqslant M < 5 \) significa Recuperação, e \(M < 3\) significa Reprovado
- Após a prova substitutiva, haverá uma prova de recuperação para alunos com \( 3 \leqslant M < 5 \)
- Neste último caso, a nota final do semestre será dada por \(M_F=(M+P_{\mathrm{Rec}})/2\), onde \(M_F \geqslant 5\) significa Aprovado e \(M_F < 5\) significa Reprovado
Provas: Datas e Conteúdo
As provas serão realizadas de forma também presencial- Prova P\(_1\) (18/05) de 13h10 às 14h50: Carga Elétrica e Campo Elétrico (Cap. 21); Lei de Gauss (Cap. 22); Potencial Elétrico (Cap. 23); Capacitância (Cap. 24); Corrente, Resistência e Força Eletromotriz (Cap. 25) e Campo Magnético e Forças Magnéticas (Cap. 27)
- Prova P\(_2\) (06/07) de 13h10 às 14h50: Fontes de Campo Magnético (Cap. 28); Indução Eletromagnética e Corrente de Deslocamento (Cap. 29); Indutância (Cap. 30) e Ondas Eletromagnéticas (Cap. 32)
- Prova P\(_{\mathrm{Sub}}\) (13/07) de 13h10 às 14h50: Toda a matéria do semestre
- Prova P\(_{\mathrm{Rec}}\) (20/07) de 13h10 às 14h50: Toda a matéria do semestre
Plantão para Atendimento de Dúvidas (Monitoria)- Monitores: Arthur Diniz Meirelles (meirellesarthur@usp.br) e Rodrigo Fernandes (rodrigo.fernandes.me@gmail.com)
- Dia da semana: Terças-feiras
- Horário: de 12h00 às 13h00
- Local: Sala C1-07
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- 22/03: 21 Introdução; 1.1 Carga Elétrica; 21.2 Condutores, Isolantes e Cargas Induzidas. Experimento: Eletrização por atrito
- 23/03: 21.3 Lei de Coulomb; 21.4 Campo Elétrico e Forças Elétricas; 21.5 Determinação do Campo Elétrico
- 29/03: 21.6 Linhas de Força de um Campo Elétrico; 21.7 Dipolos Elétricos. Experimento: Visualização de linhas de campo elétrico
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- 30/03: 22.1 Carga Elétrica e Fluxo Elétrico; 22.2 Determinação do Fluxo Elétrico; 22.3 Lei de Gauss
- 12/04: 22.4 Aplicações da Lei de Gauss; 22.5 Cargas em Condutores
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- 13/04: 23.1 Energia Potencial Elétrica; 23.2 Potencial Elétrico; 23.3 Determinação do Potencial Elétrico; 23.4 Superfícies Equipotenciais; 23.5 Gradiente de Potencial
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- 19/04: 24.1 Capacitância e Capacitores; 24.2 Capacitores em Série e em Paralelo; 24.3 Armazenamento de Energia em Capacitores e Energia do Campo Elétrico. Experimento: Capacitores
- 20/04: 24.4 Dielétricos; 24.5 Modelo Molecular da Carga Induzida; 24.6 Lei de Gauss em Dielétricos. Experimento: Polarização por indução
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- 26/04: 25.1 Corrente; 25.2 Resistividade; 25.3 Resistência;
- 27/04: 25.4 Força Eletromotriz e Circuitos; 25.5 Energia e Potência em Circuitos Elétricos. Experimento: Circuitos elétricos
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- 03/05: 27.1 Magnetismo; 27.2 Campo Magnético; 27.3 Linhas de Campo Magnético e Fluxo Magnético; 27.4 Movimento de Partículas Carregadas em um Campo Magnético
- 04/05: 27.5 Aplicações de Movimento e Partículas Carregadas; 27.6 Força Magnética sobre um Condutor Transportando uma Corrente; 27.7 Força e Torque sobre uma Espira de Corrente; 27.8 O Motor de Corrente Contínua. Experimento: Força e torque devido a campos magnéticos
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- 11/05: Aula de exercícios
Exercícios sugeridos: 21.2, 21.8, 21.32, 21.43, 21.53, 21.62, 21.90, 21.96, 21.107, 22.1, 22.4, 22.8, 22.16, 22.35, 22.45, 22.48, 22.56, 22.57, 23.22, 23.33, 23.43, 23.48, 23.62, 23.79, 23.90, 24.15, 24.28, 24.29, 24.50, 24.51, 24.53, 24.54, 24.39, 24.71, 24.72, 25.1, 25.13, 25.32, 25.35, 25.64, 25.65, 27.1, 27.6, 27.15, 27.46, 27.49, 27.75, 27.81, 27.82, 27.83 -
- 18/05 de 13h10 às 14h50
Conteúdo: Carga Elétrica e Campo Elétrico (Cap. 21); Lei de Gauss (Cap. 22); Potencial Elétrico (Cap. 23); Capacitância (Cap. 24); Corrente, Resistência e Força Eletromotriz (Cap.25) e Campo Magnético e Forças Magnéticas (Cap. 27) -
- 24/05: 28.1 Campo Magnético de uma Carga em Movimento; 28.2 Campo Magnético de um Elemento de Corrente
- 25/05: 28.3 Campo Magnético de um Condutor Retilíneo Transportando uma Corrente; 28.4 Força entre Condutores Paralelos
- 31/05: 28.5 Campo Magnético de uma Espira Circular; 28.6 Lei de Ampère; 28.7 Aplicações da Lei de Ampère; 28.8 Materiais Magnéticos
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- 01/06: 29.1 Experiências de Indução; 29.2 Lei de Faraday; 29.3 Lei de Lenz. Experimento: Indução eletromagnética
- 07/06: 29.4 Força Eletromotriz Produzida por Movimento; 29.5 Campos Elétricos Induzidos
- 14/06: 29.6 Correntes de Foucault; 29.7 Corrente de deslocamento. Experimento: Correntes de Foucalt
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- 21/06: 30.1 Indutância Mútua; 30.2 Auto-Indutância; 30.3 Energia do Campo Magnético. Experimento: Linha de transmissão, transformadores e escada de Jacó
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- 22/06: 32.1 Equações de Maxwell na forma diferencial; 32.2 Ondas Eletromagnéticas Planas e a Velocidade da Luz. Experimento: Antena emissora de ondas EMs
- 28/06: 32.3 Ondas Eletromagnéticas Senoidais; 32.4 Energia em Ondas Eletromagnéticas
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- 29/06: Aula de exercícios
Exercícios sugeridos: 28.1, 28.19, 28.29, 28.30, 28.36, 28.38, 28.45, 28.63, 28.64, 28.66, 28.47, 28.48, 28.49, 29.2, 29.3, 29.7, 29.16, 29.25, 29.31, 29.61, 29.64, 29.65, 29.77, 29.36, 29.38, 29.72, 30.1, 30.3, 30.9, 30.16, 32.6, 32.9, 32.16, 32.28, 32.31, 32.33, 32.34, 32.42, 32.44, 32.46 -
- 06/07 de 13h10 às 14h50
Conteúdo: Fontes de Campo Magnético (Cap. 28); Indução Eletromagnética e Corrente de Deslocamento (Cap. 29); Indutância (Cap. 30) e Ondas Eletromagnéticas (Cap. 32) -
- 13/07 de 13h10 às 14h50
Conteúdo: Toda a matéria do semestre -
- 20/07 de 13h10 às 14h50
Conteúdo: Toda a matéria do semestre