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Apresentação do professor, do programa da cadeira, dos métodos de avaliação e da bibliografia.

Em resultado do inquérito feito aos alunos que frequentaram a cadeira no ano anterior, decidiu-se que a avaliação incluirá uma componente de avaliação contínua que vale 35%. O exame final vale 65%.

A componente de avaliação contínua consiste na resolução de 5 testes ao longo do semestre, na última meia-hora de uma aula TP ou T (a combinar com os alunos).

O livro adoptado é 'Physics for scientists and engineers' de P. A. Tipler, 4ª edição, 1999, também existente em versão traduzida: 'Física para cientistas e engenheiros', P. A. Tipler, 2000.

Introdução ao Electromagnetismo:
- Electrostática: exemplos de interacções electrostáticas.
- Carga eléctrica: transportadores, quantização, conservação, unidades.
- Condutores, isoladores e semicondutores:exemplos.
- O electroscópio como instrumento simples de detecção da carga eléctrica.
- Processos para carregar um corpo: indução/condução e fricção - exemplos.
- Polarização de materiais condutores e isoladores.

Cap. 22 de Tipler: secções 22.1 e 22.2.

 

 

Não apareceram alunos.

 

 

- Lei de Coulomb. Princípio de sobreposição de forças entre cargas pontuais. Exemplos.
- O campo eléctrico-noção de carga de prova, equação de definição do campo, unidades no sistema SI.
- Campo eléctrico de uma carga pontual e de uma distribuição de cargas pontuais. Exemplos.
- Linhas de campo eléctrico ou linhas de força. Exemplos para cargas pontuais isoladas e para sistemas de 2 cargas pontuais em interacção.

Cap. 22 de Tipler: secções 22.3, 22.4, 22.5

 

 

- Dipolo eléctrico e momento dipolar eléctrico.
- Movimento de cargas pontuais em campos eléctricos.
- Movimento de um dipolo eléctrico num campo eléctrico externo uniforme.
- Revisão do conceito de força conservativa. Casos da força gravítica e da força electrostática.
- Variação da energia potencial electrostática.
- Diferença de potencial entre dois pontos. Unidades do potencial eléctrico.
- Potencial eléctrico devido a uma carga pontual.

Cap. 22 e 24 de Tipler: secções 22.6, 22.7, 24.1, 24.2.

 

 

- Potencial eléctrico num campo uniforme.
- Variação da energia potencial de uma carga num campo eléctrico, consoante se desloca no sentido do campo ou em sentido contrário.
- Potencial criado num ponto por uma distribuição discreta de cargas pontuais.
- Energia potencial de um sistema de cargas pontuais.
- Cálculo do campo eléctrico a partir do potencial eléctrico; o operador gradiente em coordenadas cartesianas; exemplo da determinação do declive máximo (grandeza, direcção e sentido) de uma determinada topografia.
- Campo eléctrico de uma distribuição contínua de cargas. Distribuições volumétricas, superficiais e lineares de carga.
- Cálculo do campo eléctrico a partir da lei de Coulomb: caso do campo num ponto da mediatriz de uma linha carregada.

Cap. 23 e 24 de Tipler: secções 24.2, 24.3 e 23.1

 

 

- Cálculo do fluxo do campo eléctrico através de uma superfície. Enunciado da lei de Gauss.
- Cálculo do campo eléctrico utilizando a lei de Gauss: i) exemplo de geometria plana e o campo devido a um plano infinito de carga; ii) exemplo de geometria esférica e o campo devido a uma esfera uniformemente carregada; iii) exemplo de geometria cilíndrica e o campo devido a uma linha infinitade carga.


Cap. 23 de Tipler: secções 23.2 e 23.3

 

 

- Campo eléctrico num condutor em equilíbrio electrostático.
- Distribuição da carga eléctrica num condutor em equilíbrio electrostático.
- Potencial eléctrico de um condutor.
- Resolução do primeiro teste para avaliação.

Caps. 23 e 24 de Tipler: secções 23.5 e 24.5

 

 

- Cálculo do potencial eléctrico para distribuições contínuas de carga: o potencial devido a uma linha carregada, num ponto da mediatriz; o potencial devido a um disco com distribuição de carga superficial uniforme; o potencial devido a uma esfera condutora carregada; o potencial devido a uma esfera não condutora carregada.
- Superfícies equipotenciais. Orientação relativa das superfícies equipotenciais e das linhas de campo.

Caps. 24 de Tipler: secções 24.4 e 24.5.

 

 

- Efeito de blindagem de um condutor oco. A gaiola de Faraday. O poder das pontas.
- Energia potencial electrostática de um sistema de cargas pontuais, de um condutor isolado e de um sistema de condutores.
- Capacidade de um condutor isolado. O farad.
- Condensadores e capacidade de um condensador. Os condensadores esférico, cilíndrico e de placas paralelas.
- Determinação da capacidade do condensador plano ou de placas paralelas e do condensador esférico.
- Energia potencial electrostática armazenada num condensador.
- Densidade de energia do campo electrostático.
- Superfícies equipotenciais. Orientação relativa das superfícies equipotenciais e das linhas de campo.

Caps. 25 de Tipler: secções 25.1, 25.2, 25.3.

 

 

- Combinação de condensadores: condensadores em paralelo e em série. Capacidade equivalente.
- Força entre as placas de um condensador de placas paralelas.
- Dieléctricos: polarização de um dieléctrico, constante dieléctrica, permitividade do dieléctrico.
- Utilização de dieléctricos em condensadores. Cargas livres e cargas ligadas. Capacidade de um condensador com dieléctrico.
- Corrente eléctrica: sentido convencional, intensidade da corrente, o ampere.
- Corrente contínua estacionária em condutores metálicos filiformes.

Caps. 25 e 26 de Tipler: secções 25.4, 25.5, 25.6 e 26.1.

 

 

- Corrente contínua estacionária em condutores metálicos filiformes.
- Relação entre intensidade de corrente e velocidade limite dos transportadores de carga.
- Resistência eléctrica de um condutor: o ohm, condutores óhmicos e não óhmicos, lei de Ohm, variação da resistividde com a temperatura.
- Lei de Joule.
- Resolução do 2º teste para avaliação.

Cap. 26 de Tipler: secções 26.1 (continuação), 26.2 e 26.3.

 

 

- Geradores de corrente contínua: força electromotriz de um gerador, potência fornecida pelo gerador, geradores ideias, resistência interna de um gerador.
- Combinação de resistências: resistências em série e em paralelo.
- Geradores, resistências e condensadores em circuitos de corrente contínua. Identificação de malhas, ramos e nodos.
- Leis de Kirchhoff: lei das malhas e lei dos nodos. O sentido da corrente e o sentido da circulação. Identificação do sinal algébrico da variação de potencial através de um gerador, de uma resistência e de um condensador.

Cap. 26 de Tipler: secções 26.3 (continuação), 26.4 e 26.5.

 

 

- Galvanómetros, amperímetros e voltímetros. Amperímetros e voltímetros ideais.
- O campo magnético - os seus efeitos (sobre magnetes e sobre cargas eléctricas em movimento).
- Pólos Norte e Sul de um magnete. Linhas de campo magnético de uma barra de íman e linhas de campo eléctrico de um dipolo eléctrico. Comportamento de uma bússola nas imediações de um magnete e nas de um fio rectilíneo de corrente.
- Força exercida por um campo magnético sobre uma carga eléctrica pontual em movimento. A regra da mão direita para determinação da direcção e sentido da força magnética. Unidades do campo magnético: o tesla (T) e o gauss (G).
- Força exercida por um campo magnético sobre um fio rectilíneo de corrente e sobre um elemento de corrente de um fio de forma arbitrária.

Cap. 26 de Tipler: secção 26.5 (continuação).
Cap. 28 de Tipler: secção 28.1.

 

 

- Movimento de uma carga pontual num campo magnético uniforme. Trajectória circular quando a velocidade da partícula é perpendicular ao campo. Raio da órbita circular, período de ciclotrão. Trajectória helicoidal quando existe uma componente da velocidade paralela ao campo.
- Uma carga em movimento sob a acção conjunta de um campo eléctrico e de um campo magnético. Força de Lorentz.
- Movimento de uma espira de corrente num campo magnético uniforme. Momento das forças magnéticas sobre a espira. momento dipolar magnético da espira. Aplicação a motores eléctricos.

Cap. 28 de Tipler: secções 28.2 e 28.3.

 

 

- Fontes do campo magnético: ímans e cargas eléctricas em movimento.
- Campo magnético criado por cargas pontuais em movimento.
- Campo magnético criado por correntes. Lei de Biot-Savart. Exemplos de aplicação: campo magnético criado por uma espira circular de corrente num ponto qualquer do seu eixo; campo magnético criado por uma corrente rectilínea num ponto a uma certa distância do eixo. O limite da linha infinita de corrente.

Cap. 29 de Tipler: secções 29-1 e 29-2.

 

 

- Forças entre correntes. Força por unidade de comprimento entre correntes rectilíneas, longas e paralelas. Definição de ampere.
- Lei de Gauss para o campo magnético.
- Lei de Ampère. Aplicação à determinação do campo magnético de um fio de corrente rectilíneo e infinito.

Cap. 29 de Tipler: secções 29-2 (continuação), 29-3 e 29-4.

 

 

- Campo magnético de um solenóide. Aplicação da lei de Ampère.
- Momento dipolar magnético dos constituintes da matéria, devido ao movimento orbital dos electrões e devido ao spin dos electrões. O magnetão de Bohr.
- O vector magnetização. Magnetização de um cilindro cujos dipolos magnéticos se encontram uniformemente distribuidos.
- O campo aplicado, o campo induzido e o campo total. Permeabilidade e susceptibilidade magnéticas de um material.
- Materiais diamagnéticos, paramagnéticos e ferromagnéticos. Susceptibilidades magnéticas respectivas.
- Histerese magnética e temperaturade Curie.

Cap. 29 de Tipler: secção 29-5.

 

 

- Dualidade onda-partícula para a luz. A luz como radiação electromagnética; velocidade de propagação da luz no vazio; comprimentos de onda na gama do visível; o angstrom. A luz e o efeito fotoeléctrico.
- Espectros de luz. Espectros contínuos e descontínuos, espectro da luz visível. Emissão espontânea de luz por átomos excitados.
- Enunciado dos princípios de Huygens e de Fermat para a propagação da luz. o modelo do raio luminoso.
- Reflexão e refracção. Índice de refracção de um meio. Leis da óptica geométrica.
- Mecanismos físicos para a reflexão e a refracção-discussão qualitativa.
- Reflexão especular e difusa.
- Intensidade relativa da luz reflectida e transmitida, para incidência normal.
- Reflexão interna total: aplicação em prismas de reflexão total e fibras ópticas.
- Variação da velocidade de propagação da luz em camadas de ar a diferentes temperaturas: as miragens.
- Materiais que apresentam uma dependência do índice de refracção com o comprimento de onda: dispersão.

Cap. 33 de Tipler: secções 33-1, 33-2, 33-3, 33-5, 33-6.

 

 

- Imagens ópticas: aplicação do modelo de raio luminoso e dos princípios e leis da óptica geométrica à formação de imagens por sistemas ópticos. Reversibilidade dos raios luminosos.
- Objectos e imagens, reais e virtuais.
- Eixo e vértice do sistema óptico.
- Espelhos planos: diagrama de raios para obtenção da imagem virtual, direita, não ampliada.
- Espelhos esféricos. Aberração esférica. Aproximação dos raios centrais ou paraxiais. Foco de um espelho côncavo e de um espelho convexo. Distância focal e raio de curvatura do espelho. Raios principais para espelhos esféricos.

- Resolução do teste 4 para avaliação.

Cap. 34 de Tipler: secção 34-1.

 

 

- Espelhos esféricos. Relação entre distância focal e raio de curvatura. Obtenção da equação dos espelhos. Convenção de sinais algébricos para as grandezas intervenientes.
- Amplificação linear da imagem dada por um espelho esférico.
- Utilização dos diagramas de raios e da equação dos espelhos para caracterização das imagens de um espelho côncavo: reais ou virtuais, direitas ou invertidas, ampliadas ou reduzidas.
- Utilização dos diagramas de raios e da equação dos espelhos para caracterização das imagens de um espelho convexo: virtuais, direitas e reduzidas.
- Dioptros planos e esféricos.
- Imagens formadas por refracção num dioptro esférico. Obtenção da equação de Gauss para um dioptro. Convenção de sinais para refracção num dioptro.
- Amplificação linear da imagem dada por um dioptro.
- Profundidade aparente e amplificação linear de um objecto debaixo de água (aproximação dos raios paraxiais).
- Refracção sequencial em dois dioptros. Dedução da equação das lentes finas.

Cap. 34 de Tipler: secções 34-1 e 34-2.

 

 

- Lentes. Lentes convergentes (ou positivas) e lentes divergentes (ou negativas). Exemplos. Lentes ideais. Símbolos utilizados.
- Focos de uma lente ideal, convergente ou divergente: foco objecto ou primeiro ponto focal,
foco imagem ou segundo ponto focal. Sinais algébricos - Plano focal de uma lente.
- Diagramas de raios para lentes ideais. Raios principais das lentes convergentes e
divergentes.
- Convenção de sinais algébricos na equação das lentes ideais.
- Amplificação linear de uma lente.
- Potência ou vergência de uma lente.
- Combinação de lentes. Potência equivalente.

Cap. 34 de Tipler

 

 

- Aberrações ópticas: aberração esférica e aberração cromática.
- O olho humano como instrumento óptico. Constituição do olho, funcionamento do olho normal,
ponto remoto e ponto próximo. O olho hipermétrope e o olho míope. Utilização de lentes de correcção.
- Tamanho aparente de um objecto.
- Instrumentos ópticos. Funcionamento de uma lupa. Amplificação linear da observação e amplificação angular intrínseca da lupa.
- Constituição e funcionamento do microscópio. Amplificação intrínseca do microscópio.
- Constituição e funcionamento do telescópio. Telescópios refractor e reflector. Amplificação intrínseca do telescópio.

Cap. 34 de Tipler: secção 34-3 e 34-4.