Contorno da seção
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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 estacionárias geram campos elétricos. Cargas elétricas em movimento geram campos magnéticos, ou seja, campos magnéticos são gerados por correntes elétricas. Já a variação do fluxo magnético produz campos elétricos através da indução eletromagnética. De forma similar, a variação do fluxo elétrico produz campos magnéticos. Uma vez que há uma relação de dependência mútua entre os campos, esses formam um único campo chamado de 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 o aperfeiçoamento de aparelhos elétricos, 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 elétricos e também transformadores. Com essas descobertas, em 1861, o físico James Clerk Maxwell unificou os campos elétrico e magnético através de equações que descrevem os fenômenos elétricos e magnéticos como um só: fenômenos de origem eletromagnética. Essa unificação foi um dos mais importantes trabalhos em física no século XIX. A formulação matemática moderna das equações de Maxwell deve-se a Oliver Heaviside e Willard Gibbs, que em 1884 reformularam o sistema original de equações em uma representação mais simples, utilizando-se de cálculo vetorial. Maxwell também havia publicado um trabalho, em 1873, utilizando notações com base em quaternions, que acabou se tornando impopular. A mudança para notação vetorial produziu uma representação matemática simétrica que reforçava a percepção das simetrias físicas entre os vários campos. 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, e 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 ***
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As aulas serão ministradas de forma presencial na sala 2028 às- Segundas-feiras: das 21h00 às 23h00
- Terças-feiras: das 19h10 às 21h00
- Sextas-feiras: das 19h00 às 21h00
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Bibliografia
Livro-texto do curso:
- Física III - Eletromagnetismo / Young Freedman, 12a Edição, São Paulo: Addison Wesley, 2009
Vídeo-aulas da UNIVESP ministradas pelos Profs. Luiz Marco Brescansin e Carola Dobrigkeit Chinellato da UNICAMP:
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Método de Avaliação
- A avaliação será baseada em três provas parciais com pesos iguais
- A ausência em qualquer prova parcial implica em nota nula para aquela prova
- Após as três provas parciais, haverá uma prova substitutiva apenas para aqueles que perderam uma das provas parciais
- A média parcial será dada por \(M = (P_1 + P_2 + P_3)/3\), 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 apenas para alunos com \( 3 \leqslant M < 5 \)
- Para aqueles que fizerem a prova de recuperação, a nota final 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 presencial:- Prova P\(_1\) (08/04): Carga Elétrica e Campo Elétrico (Cap. 21); Lei de Gauss (Cap. 22); Potencial Elétrico (Cap. 23); Capacitância e Dielétricos (Cap. 24)
- Prova P\(_2\) (02/06): Corrente, Resistência e Força Eletromotriz (Cap. 25); Circuitos de Corrente Contínua (Cap. 26); Campo Magnético e Forças Magnéticas (Cap. 27); Fontes de Campo Magnético (Cap. 28)
- Prova P\(_3\) (27/06): Indução Eletromagnética e Corrente de Deslocamento (Cap. 29); Indutância (Cap. 30); Corrente Alternada (Cap. 31); Ondas Eletromagnéticas (Cap. 32)
- Prova P\(_{\mathrm{Sub}}\) (01/07): Toda a matéria do semestre
- Prova P\(_{\mathrm{Rec}}\) (08/07): Toda a matéria do semestre
Plantão para Atendimento de Dúvidas (Monitoria)- Monitor: Felipe Machado Salvador (felipe.machado.salvador@usp.br)
- Horários: Segunda-feira (presencial) das 17 às 18h - (Sala 2019); Quinta-feira (online) das 17 às 18h - meet.google.com/jvx-yyqg-ojh
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- 10/03: 21 Introdução; 21.1 Carga Elétrica; 21.2 Condutores, Isolantes e Cargas Induzidas. Experimento: Eletrização por atrito
- 11/03: 21.3 Lei de Coulomb; 21.4 Campo Elétrico e Forças Elétricas
- 14/03: 21.5 Determinação do Campo Elétrico
- 17/03: 21.6 Linhas de Força de um Campo Elétrico; 21.7 Dipolos Elétricos. Experimento: Visualização de linhas de campo elétrico
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- 18/03: 22.1 Carga Elétrica e Fluxo Elétrico; 22.2 Determinação do Fluxo Elétrico; 22.3 Lei de Gauss
- 21/03: 22.4 Aplicações da Lei de Gauss; 22.5 Cargas em Condutores
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- 24/03: 23.1 Energia Potencial Elétrica; 23.2 Potencial Elétrico
- 25/03: 23.3 Determinação do Potencial Elétrico; 23.4 Superfícies Equipotenciais; 23.5 Gradiente de Potencial
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- 28/03: 24.1 Capacitância e Capacitores; 24.2 Capacitores em Série e em Paralelo
- 31/03: 24.3 Armazenamento de Energia em Capacitores e Energia do Campo Elétrico. Experimento: Capacitores
- 01/04: 24.4 Dielétricos; 24.5 Modelo Molecular da Carga Induzida
- 04/04: 24.6 Lei de Gauss em Dielétricos
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- 07/04: 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 e questões de provas anteriores -
- 08/04: das 19h00 às 21h00
Conteúdo: Carga Elétrica e Campo Elétrico (Cap. 21); Lei de Gauss (Cap. 22); Potencial Elétrico (Cap. 23); Capacitância (Cap. 24) -
- 11/04: 25.1 Corrente; 25.2 Resistividade; 25.3 Resistência
- 22/04: 25.4 Força Eletromotriz e Circuitos; 25.5 Energia e Potência em Circuitos Elétricos. Experimento: Circuitos elétricos
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- 25/04: 26.1 Resistores em Série e em Paralelo; 26.2 Leis de Kirchhoff; 26.3 Instrumentos de Medidas Elétricas
- 28/04: 26.4 Circuitos R-C; 26.5 Sistemas de Distribuição de Potência. Experimento: Circuitos elétricos
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- 29/04: 27.1 Magnetismo; 27.2 Campo Magnético; 27.3 Linhas de Campo Magnético e Fluxo Magnético. Experimento: Visualização de linhas de campo magnético
- 05/05: 27.4 Movimento de Partículas Carregadas em um Campo Magnético
- 06/05: 27.5 Aplicações de Movimento e Partículas Carregadas
- 09/05: 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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- 19/05: 28.1 Campo Magnético de uma Carga em Movimento; 28.2 Campo Magnético de um Elemento de Corrente; 28.3 Campo Magnético de um Condutor Retilíneo Transportando uma Corrente;
- 20/05: 28.4 Força entre Condutores Paralelos; 28.5 Campo Magnético de uma Espira Circular; 28.6 Lei de Ampère
- 23/05: 28.7 Aplicações da Lei de Ampère
- 26/05: 28.8 Materiais Magnéticos
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- 27/05: Aula de exercícios
Exercícios sugeridos: 25.1, 25.13, 25.32, 25.35, 25.64, 25.65, 26.2, 26.6, 26.7, 26.10, 26.13, 26.22, 26.27, 27.1, 27.6, 27.15, 27.46, 27.49, 27.75, 27.81, 27.82, 27.83, 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 e questões de provas anteriores -
- 02/06: das 19h00 às 21h00
Conteúdo: Corrente, Resistência e Força Eletromotriz (Cap. 25); Circuitos de Corrente Contínua (Cap. 26); Campo Magnético e Forças Magnéticas (Cap. 27); Fontes de Campo Magnético (Cap. 28) -
- 03/06: 29.1 Experiências de Indução; 29.2 Lei de Faraday; 29.3 Lei de Lenz. Experimento: Indução eletromagnética
- 06/06: 29.4 Força Eletromotriz Produzida por Movimento; 29.5 Campos Elétricos Induzidos; 29.6 Correntes de Foucault; 29.7 Corrente de deslocamento. Experimento: Correntes de Foucalt
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- 09/06: 30.1 Indutância Mútua; 30.2 Auto-Indutância; 30.3 Energia do Campo Magnético. Experimento: Escada de Jacó
- 10/06: 30.4 Circuito R-L; 30.5 Circuito L-C; 30.6 O Circuito R-L-C em Série
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- 13/06: 31.1 Fasor e Corrente Alternada; 31.2 Resistência e Reatância; 31.3 O Circuito R-L-C em Série
- 16/06: 31.4 Potência em Circuitos de Corrente Alternada; 31.5 Ressonância em Circuitos de Corrente Alternada; 31.6 Transformadores. Experimento: Linha de transmissão e transformadores
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- 17/06: 32.1 Equações de Maxwell e Ondas Eletromagnéticas; 32.2 Ondas Eletromagnéticas Planas e a Velocidade da Luz; 32.3 Ondas Eletromagnéticas Senoidais
- 23/06: 32.4 Energia e Momento Linear em Ondas Eletromagnéticas; 32.5 Ondas Eletromagnéticas Estacionárias
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- 24/06: 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, 31.4, 31.5, 31.8, 31.14, 31.15, 31.28, 31.31, 31.37, 32.6, 32.9, 32.16, 32.28, 32.31, 32.33, 32.34, 32.42, 32.44, 32.46 e questões de provas anteriores -
- 27/06: das 19h00 às 21h00
Conteúdo: Indução Eletromagnética e Corrente de Deslocamento (Cap. 29); Indutância (Cap. 30); Corrente Alternada (Cap. 31); Ondas Eletromagnéticas (Cap. 32) -
- 01/07: das 19h00 às 21h00
Conteúdo: Toda a matéria do semestre -
- 08/07: das 19h00 às 21h00
Conteúdo: Toda a matéria do semestre