Electromagnetismo e Óptica

Objetivos

Geral: Prever quantitativamente as consequências de uma variedade de fenómenos com ferramentas de cálculo. Garantir formação científica avançada e profunda num dos domínios fundamentais da Física que permita abordagens de inovação disciplinares ou interdisciplinares.
Específico: Compreensão dos conceitos, princípios básicos e fenomenologia do Eletromagnetismo e da Óptica. Compreensão através da fenomenologia da história da síntese das equações de Maxwell para o campo electromagnético e da perspectiva integradora das equações de Maxwell; capacidade de aplicar os conceitos do Electromagnetismo e da Óptica à resolução de problemas, nomeadamente no que respeita às suas aplicações tecnológicas.

Programa

1. Eletrostática
Lei de Coulomb. Campo elétrico. Cálculo de campos elétricos a partir de distribuições discretas e contínuas de carga. Densidades linear, superficial e volúmica de carga. Potencial elétrico. Energia elétrica duma distribuição de cargas. Movimento duma carga sob a ação dum campo elétrico. Linhas de força do campo e equipotenciais. Fluxo dum campo vetorial. Lei de Gauss.

2. Corrente elétrica
Condutores. Condensadores. Lei de Ohm. Resistência elétrica. Combinações em série e em paralelo de resistências e de condensadores. Potência dissipada numa resistência. Energia acumulada num condensador. Fontes de tensão. Circuitos elétricos. Leis de Kirchhoff. Voltímetros e amperímetros. Circuitos RC.

3. Magnetismo
Lei de Biot-Savart. Cálculo de campos magnéticos a partir de distribuições de corrente elétrica. Circulação dum campo vetorial. Lei de Ampère. Lei de Gauss para o campo magnético. Movimento duma carga sob a ação dum campo magnético. Força de Lorentz. Propriedades magnéticas da matéria.

4. Eletromagnetismo
Força eletromotriz induzida. Lei de Faraday e lei de Lenz. Bobinas. Energia acumulada numa bobina. Circuitos RL. Corrente alternada. Valores eficazes. Potências ativa e reativa. Circuito RLC. Ressonância.

5. Ondas eletromagnéticas
Operadores diferenciais: gradiente, divergência e rotacional. Equações de Maxwell: forma integral e forma diferencial. Radiação eletromagnética. Polarização. Interferência. Difração.

6. Ótica
Reflexão. Espelhos planos e espelhos curvos. Refração. Lentes. Objeto, imagem e amplificação. Métodos gráficos em ótica. Lupas, microscópios e telescópios. A visão humana.

Métodos de Ensino

50% avaliação contínua por Fichas/Mini-Testes (exclusivamente durante o horário das aulas)
[Mediante recursos adequados de monitores e/ou assistentes de ensino, o docente poderá usar também séries de problemas, apresentações orais e/ou discussões de resolução]
50% exame

Bibliografia

1 - Physics for Students of Science and Engineering, A. L. Stanford, J. M. Tanner (Academic Press). Capítulos 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 20 e 21.

2 - Sebentas Universitárias de Física, Nuno Sá, Letras Lavadas (2021), Capítulo 1.

Método de Avaliação