METR017 - Física 3 para Meteorologia.pdf
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                    UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS
INSTITUTO DE CIÊNCIAS ATMOSFÉRICAS
COORDENAÇÃO DE GRADUAÇÃO EM METEOROLOGIA

PROGRAMA DE DISCIPLINA

DISCIPLINA: FÍSICA 3 PARA METEOROLOGIA
CÓDIGO: METR017

CARGA HORÁRIA: 60 horas

EMENTA:
Eletricidade e Magnetismo com ênfase aos tópicos específicos da Meteorologia.
Eletricidade da Atmosfera. Magnetismo Terrestre.

CONTEÚDO PROGRAMÁTICO:

UNIDADE 1 - Lei de Coulomb e Campo Elétrico
Interações fundamentais da natureza. Carga elétrica. Estrutura atômica. Carregamento.
Isolantes e condutores. A Lei de Coulomb. O Campo Elétrico. Campo elétrico de partícula
carregada. Campo elétrico de dipolo elétrico. Distribuições continuas de carga. Campo
elétrico de linha carregada. Campo elétrico de plano carregado. Linhas de campo elétrico
Partícula carregada no campo elétrico. Tubo de raios catódicos.
UNIDADE 2 – Lei de Gauss
Fluxo. Produto escalar. Fluxo de campo elétrico. Superfície Gaussiana. Lei de Gauss para
campo elétrico. Aplicações de lei de Gauss. Lei de Gauss e linhas de campo elétrico. Fluxo
de campo elétrico de diferentes distribuições de carga. Campo elétrico de plano dielétrico
carregado. Campo elétrico de superficie esférica carregada. Campo elétrico de esfera solida
carregada. Campo elétrico e carga dentro de um condutor. Campo elétrico por fora de um
condutor carregado.
UNIDADE 3 - Potencial elétrico.
Energia potencial elétrica. Energia potencial no campo de carga pontual. Energia potencial
no campo de varias cargas pontuais. Potencial elétrico de carga pontual. Potencial elétrico
de distribuição continua de carga. Diferença de potencial. Relação entre E e V. Superfícies
equipotenciais

UFAL / ICAT
Coordenação do Curso de Graduação em Meteorologia
Campus A. C. Simões – BR 104 Norte – Km 96,7
Tabuleiro dos Martins – Cep: 57072-970 – Maceió/AL
Telefone: (82) 3214-1367 e-mail: coordmet@ufal.br

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UNIDADE 4 - Capacitância, Energia elétrica e Isolantes.
Capacitores e capacitância. Capacitor de placas paralelas. Capacitores em serie e em
paralelo. Energia elétrica armazenada em capacitor. Densidade de energia de campo
elétrico. Propriedades eletrostáticas de isolantes. Estrutura atômica de isolantes.

UNIDADE 5 - Corrente elétrica e resistência.
O fluxo de carga. Corrente elétrica. Velocidade de Arraste. Densidade de corrente elétrica.
Resistividade e resistência. Resistividade de metais e temperatura. Lei de Ohm. Resistores
em serie e em paralelo. Amperímetros e voltímetros. Condutividade de metais. Condução
em semicondutores. Semicondutores tipo n e tipo p. O diodo de junção pn.

UNIDADE 6 - Circuitos elétricos.
FEM. Baterias elétricas. Energia dissipada em um resistor. Energia de bateria. Energia de
elementos de circuito. Regras de Kirchhov. A regra da Malha e do No. Circuitos RC.
UNIDADE 7 - Eletricidade atmosférica
Medida de campo elétrico da Terra. Medida da Carga elétrica na Atmosfera. Equilíbrio
Iônico e radiação ionizada na atmosfera terrestre.
O campo elétrico atmosférico em
tempo claro. Medição da eletricidade em trovoadas e descarga do relâmpago. Separação
de cargas elétricas em tempestades. Ionosfera terrestre.

UNIDADE 8 - O Campo Magnético.
O Campo Magnético. Forca sobre condutor com corrente elétrico. Torque sobre anel de
corrente. Momento de dipolo magnético. Movimento de cargas em campos
eletromagnéticos. Seletor de velocidade. Aceleradores de partículas.
UNIDADE 9 - Fontes do Campo Magnético.
A Lei de Biot-Savart. Campo magnético de corrente retilíneo. Campo magnético de anel de
corrente. A Lei de Ampere. Aplicações de lei de Ampere. Campo magnético em um
solenóide. Forca entre correntes. Fluxo de campo magnético. Lei de Gauss para campo
magnético. Corrente de deslocamento. Lei de Ampere – Maxwell.

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UNIDADE 10 - Lei de Faraday.
A Lei de Faraday. A Lei de Lenz. FEM de movimento. Geradores e alternadores. Campos
elétricos induzidos. Correntes de vórtice (de Foucault). A Lei de Faraday e Lei de Ampere.

UNIDADE 11 - Indutância.
FEM auto-induzido e auto-indutância. Circuitos LR. Transferência de energia em circuitos
LR. Energia de campo magnético e densidade de energia. Indutância mutua.
Transformadores.

UNIDADE 12 - Campos magnéticos na matéria.
Momento magnético de um átomo. Magnetização. Diamagnetismo. Paramagnetismo.
Ferromagnetismo. Campo magnético da Terra. Anomalias de campo magnético terrestre.

BIBLIOGRAFIA BÁSICA:
•

KELLER, Frederick J.; GETTYS, W. Edward; SKOVE, Malcolm J. Física. Volume 2.
São Paulo: Makron Books, 1999.

•

ALONSO, Marcelo; FINN, Edward J. Física. Addison- Wesley Longman do Brasil. São
Paulo, 1999.

•

RESNICK, Robert; HALLIDAY, David; KRANE, Kenneth S. Física 3. 5. ed. São Paulo:
LTC, 2003.

•

HOUGHTON, Henry G. Physical Meteorology. Cambridge: MIT Press, 1985.

•

WALLACE, John M.; HOBBS, Peter V. Atmospheric Science. Academic Press, 1977.

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BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR:
•

LEE, John F.; SEARS, Francis Weston. Termodinâmica. Rio de Janeiro: Ao Livro
Têcnico, 1969.

•

RESNICK, Robert; EISBERG, Robert M. Física quântica: átomos, moléculas, sólidos,
núcleo e partículas. São Paulo: Campus, 1979.

Objetivos
Proporcionar aos estudantes uma boa compreensão do modo como se analisam os fenômenos
físicos, exemplificados por meio de aplicações a situações específicas. O tema geral consiste
em mostrar como as propriedades macroscópicas da matéria podem se relacionar com a sua
estrutura microscópica. Analisar os fenômenos mecânicos, termodinâmicos e
eletromagnéticos da atmosfera na base de física teórica e experimental fundamental. Oferecer
aos estudantes uma visão geral, integrada e coerente da física, e que constitua uma base sólida
para a compreensão dos cursos mais avançados e aplicados para as ciências da Terra e
especificamente a meteorologia.
Metodologia
A metodologia do ensino inclui os diferentes métodos: palestras, explicações, exercícios,
resolução dos problemas, discutições.
Avaliação
A avaliação será feito pelos resultados das duas provas principais na sala de aula, pelas
resoluções de exercícios e problemas na sala de aula.

Este programa de disciplina foi aprovado pelo Colegiado do Curso de Graduação em Meteorologia.

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