Eletromagnetismo para Sistemas e Automação 

 

 

O conteúdo disponível nesta página refere-se à disciplina de Eletromagnetismo para Sistemas e Automação do curso de Engenharia de Controle e Automação da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM).

As principais competências e habilidades desenvolvidas ao longo da disciplina são enumeradas a seguir:

  • Possuir uma sólida base matemática para solucionar problemas de Eletromagnetismo
  • Compreender os conceitos fundamentais do Eletromagnetismo e as suas aplicações, no que se refere à:
    • Eletrostática
    • Magnetostática
    • Campos variáveis no tempo
    • Ondas eletromagnéticas
    • Linhas de transmissão
    • Equações de Maxwell

 




Softwares

Nesta disciplina são empregados os seguintes softwares:

  • FEMM (Simulação em elementos finitos - open source)
  • Ansys Maxwell (Simulação em elementos finitos - proprietário)

 




Vídeo-aulas

 

Aula 01 - Álgebra Vetorial (Parte 1)

  • Introdução e motivação
  • Grandezas físicas (escalares e vetoriais)
  • Pontos e vetores
  • Vetor unitário

 

 

Aula 02 - Álgebra Vetorial (Parte 2)

  • Soma e subtração de vetores
  • Multiplicação vetorial (produto escalar e produto vetorial)
  • Vetores posição e distância
  • Projeções escalar e vetorial

 

 

Aula 03 - Sistemas e Transformação de Coordenadas

  • Coordenadas cartesianas (retangulares)
  • Coordenadas cilíndricas
  • Coordenadas esféricas

 

 

Aula 04 - Cálculo Vetorial (Parte 1)

  • Comprimento diferencial
  • Área diferencial
  • Volume diferencial

 

 

Aula 05 - Cálculo Vetorial (Parte 2)

  • Integral de linha, superfície e volume
  • Operador diferencial Nabla (Del)
  • Gradiente de um campo escalar
  • Divergente de um campo vetorial
  • Rotacional de um campo vetorial
  • Laplaciano de um campo escalar
  • Teorema da Divergência (Gauss-Otrogradsky)
  • Teorema de Stokes

 

 

Aula 06 - Exercícios de Álgebra e Cálculo Vetorial

  • Geometria descritiva
  • Cálculo vetorial

 

 

Aula 07.1 - Campos Eletrostáticos (Parte 1)

  • Lei de Coulomb
  • Exemplos

 

 

Aula 07.2 - Campos Eletrostáticos (Parte 2)

  • Campo elétrico para distribuições contínuas de carga elétrica
  • Linha de carga
  • Plano de carga
  • Volume de carga

 

 

Aula 08 - Campos Eletrostáticos (Parte 3)

  • Densidade de fluxo elétrico
  • Lei de Gauss – Eq. de Maxwell
  • Aplicações de Lei de Gauss

 

 

Aula 09 - Campos Eletrostáticos (Parte 4)

  • Definição de potencial elétrico
  • Potencial relativo (diferença de potencial)
  • Potencial absoluto
  • Cálculo de V para cargas pontuais e para cargas não-pontuais (distribuições contínuas)
  • Relação entre campo elétrico e potencial Elétrico
  • Segunda Equação de Maxwell
  • O dipolo elétrico
  • Linhas de fluxo elétrico
  • Densidade de energia em campos eletrostáticos

 

 

Aula 10 - Exercícios de Campos Eletrostáticos

  • Força elétrica
  • Campo elétrico
  • Lei de Gauss

 

 

Aula 11 - Campos Elétricos em Meio Material (Parte 1)

  • Propriedades dos materiais
  • Correntes de convecção e condução

 

 

Aula 12 - Campos Elétricos em Meio Material (Parte 2)

  • Polarização em dielétricos
  • Constante e rigidez dielétrica
  • Classificação de materiais dielétricos
  • Equações de Laplace e Poisson
  • Capacitor de placas paralelas
  • Capacitor coaxial

 

 

Aula 13 - Exercícios de Campos Elétricos em Meio Material

  • Corrente elétrica
  • Resistência elétrica
  • Capacitância de um capacitor de placas paralelas

 

 

Aula 14 - Campos Magnetostáticos (Parte 1)

  • Histórico
  • Aplicações
  • Analogia entre campo elétrico e magnético
  • Lei de Biot‐Savart (Campo Magnético)
  • Elemento diferencial de corrente
  • Fontes de corrente distribuída
  • Condutor filamentar retilíneo

 

 

Aula 15 - Campos Magnetostáticos (Parte 2)

  • Lei de Ampère (Terceira Equação de Maxwell)
  • Aplicações da Lei de Ampère
  • Corrente em uma linha infinita
  • Corrente em uma lâmina infinita
  • Linha de transmissão coaxial infinitamente longa

 

 

Aula 16 - Campos Magnetostáticos (Parte 3)

  • Densidade de fluxo magnético (Equação de Maxwell)
  • Equações de Maxwell para campos eletromagnéticos estáticos
  • Potenciais magnéticos escalar e vetorial

 

 

Aula 17 - Forças e Dispositivos Magnéticos (Parte 1)

  • Introdução
  • Forças devido aos campos magnéticos
  • Sobre uma partícula carregada
  • Sobre um elemento de corrente
  • Entre dois elementos de corrente

 

 

Aula 18 - Forças e Dispositivos Magnéticos (Parte 2)

  • Torque e momento magnético
  • Dipolo magnético
  • Magnetização de materiais
  • Classificação dos materiais magnéticos (diamagnéticos, paramagnéticos, ferromagnéticos)
  • Curva de magnetização (Laço de Histerese)
  • Ensaio de materiais magnéticos (Quadro de Epstein)

 

 

Aula 19 - Forças e Dispositivos Magnéticos (Parte 3)

  • Materiais magnéticos (ferro dôce, ferro-silício, ferrite)
  • Indutores e Indutâncias
  • Energia magnética
  • Circuitos magnéticos (força magnetomotriz, relutância e fluxo magnético)
  • Força magnética

 

 

Aula 20 - Exercícios de Campos Magnetostáticos

  • Forças e dispositivos magnéticos

 

 

Aula 21 - Equações de Maxwell para Campos Variáveis no Tempo (Parte 1)

  • Introdução
  • Lei de Faraday-Lenz
  • FEM de movimento de FEM de transformador

 

 

 

Aula 22 - Equações de Maxwell para Campos Variáveis no Tempo (Parte 2)

  • Corrente de deslocamento
  • Equações de Maxwell nas formas finais
  • Campos harmônicos no tempo

 

 

Aula 23 - Ondas Eletromagnéticas (Parte 1)

  • Introdução
  • Definição de onda
  • Equação da onda
  • Solução da equação da onda
  • Espectro eletromagnético

 

 

Aula 24 - Ondas Eletromagnéticas (Parte 2)

  • Propagação de ondas eletromagnéticas em dielétricos com perdas

 

 

Aula 25 - Ondas Eletromagnéticas (Parte 3)

  • Revisão (propagação de ondas em dielétricos com perdas)
  • Propagação de Ondas (em dielétricos sem perdas, no espaço livre e em bons condutores)
  • Potência e Vetor de Poynting

 

 

Aula 26 - Linhas de Transmissão (Parte 1)

  • Introdução
  • Definição de linhas de transmissão
  • Equações telegráficas
  • Equações da onda
  • Impedância da linha

 

 

Universidade Federal de Santa Maria
Centro de Tecnologia

Copyright 2012-2015 Rafael C. Beltrame.
Powered by Joomla!