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ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS

Engenharia Elétrica

6ª Série Teoria Eletromagnética

A atividade prática supervisionada (ATPS) é um método de ensino-

aprendizagem desenvolvido por meio de um conjunto de atividades

programadas e supervisionadas e que tem por objetivos:

� Favorecer a aprendizagem.

� Estimular a corresponsabilidade do aluno pelo aprendizado eficiente e

eficaz.

� Promover o estudo, a convivência e o trabalho em grupo.

� Desenvolver os estudos independentes, sistemáticos e o autoaprendizado.

� Oferecer diferenciados ambientes de aprendizagem.

� Auxiliar no desenvolvimento das competências requeridas pelas Diretrizes

Curriculares Nacionais dos Cursos de Graduação.

� Promover a aplicação da teoria e conceitos para a solução de problemas

relativos à profissão.

� Direcionar o estudante para a emancipação intelectual.

Para atingir estes objetivos, as atividades foram organizadas na forma de

um desafio, que será solucionado por etapas ao longo do semestre letivo.

Participar ativamente deste desafio é essencial para o desenvolvimento das

competências e habilidades requeridas na sua atuação no mercado de trabalho.

Aproveite esta oportunidade de estudar e aprender com desafios da vida

profissional.

AUTOR:

Mauro Vanderlei De Amorim–Faculdade Anhanguera de Jundiaí e Campinas III

Engenharia de Controle e Automação – 6ª Série - Teoria Eletromagnética

Mauro Vanderlei De Amorim 2

COMPETÊNCIAS E HABILIDADES

Ao concluir as etapas propostas neste desafio, você terá desenvolvido as competências e habilidades descritas a seguir.

� Aplicar conhecimentos matemáticos, científicos, tecnológicos e instrumentais à engenharia.

� Comunicar-se eficientemente nas formas escrita, oral e gráfica. � Atuar em equipes multidisciplinares.

DESAFIO

O desafio será resolver a equação de Laplace apresentando sua solução geral para o problema bidimensional do potencial elétrico em coordenadas retangulares e montar uma tabela com as quatro equações de Maxwell, na forma diferencial, explicando cada uma das grandezas físicas envolvidas.

ETAPA № 1

� Aula-tema: Análise vetorial e Lei de Coulomb. Esta atividade é importante para que você se familiarize com a álgebra vetorial aplicada na Teoria Eletromagnética Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos.

Charles Augustin de Coulomb



PASSOS Passo 1 – Em coordenadas cartesianas, o vetor A, o vetor B inicia na origem e vai até o ponto P1(2,3,3) e o vetor B inicia em P2 (1,-2,2). Determine: a) O vetor A, e seu módulo e o vetor unitário (a) b) O ângulo que A faz com o eixo y. c) O vetor B d) O ângulo entre A e B.

Passo 2 – Ache a força que atua sobre uma carga Q1 = 20µc devido à presença de outra, Q2= - 300µC. A primeira carga está na posição (0,1,2) e a segunda em (2,0,0) todas as distâncias expressas em metros.

ETAPA № 2

� Aula-tema: Campo Elétrico e Lei de Gauss.

Esta atividade é importante para que você compreenda os conceitos relacionados com a Lei de Gauss que descreve uma relação geral entre o fluxo elétrico resultante de uma superfície fechada e a carga no interior da superfície. A Lei de Gauss é de importância fundamental no estudo dos campos eletrostáticos.

Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos.



Johan Karl Friederich Gauss

PASSOS

Passo 1 – Calcule o campo elétrico E que atua na origem devido a uma carga pontual de 64,4 nC, localizada em (-4,3,2)m: use coordenadas cartesianas. Passo 2 – Calcule a carga contida no volume definido por : 0≤ x≤ 1m, 0≤ y ≤ 1m e 0 ≤ z ≤1m, supondo ρ = 30 x2y (µC/m). Que variação ocorre para os limites: -1≤ y≤ 0m? Passo 3 – Calcule o campo elétrico, na origem, devido a uma distribuição uniforme de cargas com densidade linear ρL =3,30 nC/m, localizada em x = 3m e y= 4m.

ETAPA № 3

� Aula-tema: Divergência de Campo.



Esta atividade é importante para que você compreenda os conceitos relacionados à divergência de campo.


PASSOS Passo 1 – Dado A= 4xy ax – xy2 ay - 5 sen z az, calcule o▼.A no ponto (2,2,0). Passo 2– Há duas distribuições lineares uniformes idênticas nos eixos x e y com densidades de cargas ρL= 20 µC/m. Calcule o campo D em (3,3,0)m. Passo 3– Uma das maneiras de caracterizar o modo pelo qual um campo vetorial varia de ponto a ponto através do espaço é a divergência ou divergente. Demonstre usando a Lei de Gauss que divD = ρ e divE= ρ/ε que constitui uma das equações de Maxwell para campos estáticos.

ETAPA № 4

� Aula-tema: Equação de Laplace.

A Lei de Gauss é uma forma muito eficiente para a compreensão da teoria do campo eletromagnético, porém, para sua aplicação é necessário conhecer a distribuição de cargas. A equação de Laplace fornece um método pelo qual a função potencial V pode ser obtida obedecendo a algumas condições de contorno.




PASSOS Passo 1 - Demonstre a equação de Poisson para o potencial elétrico utilizando uma das equações de Maxwell. Passo 2– Demonstre agora a equação de Laplace a partir da equação de Poisson supondo uma região desprovida de cargas livres e de permissividade uniforme. Passo 3 – Demonstre a solução geral da equação de Laplace para o problema bidimensional do potencial elétrico em coordenadas retangulares.

ETAPA № 5

� Aula-tema: Equações de Maxwell.

O eletromagnetismo moderno está centrado em um conjunto composto por quatro equações conhecidas como equações de Maxwell.

Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos:

Passo 1 – Consulte o site: <http://vsites.unb.br/iq/kleber/EaD/EaD.htm>, acesso em 30 de junho de 2010 e, em grupo, faça uma pesquisa sobre as equações de Maxwell. Passo 2 - Monte uma tabela apresentando as quatro equações na forma diferencial. Explique o significado físico de cada uma das grandezas físicas envolvidas. Passo 3 - Relacione numa tabela, explicando o funcionamento de pelo menos quatro dispositivos eletrônicos e sua relação com o eletromagnetismo estudado. Raio X, Osciloscópio, Impressoras Eletrostáticas de Jato de Tinta, Displays de Cristal Líquido (LCDS) etc.

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