Física Experimental: Eletromagnetismo

Descrição do curso

O presente curso consiste numa introdução à Física Experimental onde os participantes poderão explorar a análise de dados e tratamento dos erros experimentais associados a experiências de eletromagnetismo realizadas com materiais correntes e com recurso ao e-lab (laboratório acessível remotamente), bem como técnicas numéricas de ajuste de funções aos modelos teóricos que as descrevem. Envolve ainda a produção duma pequena experiência artesanal com material corrente.

Público-alvo

O curso é indicado para quem pretende desenvolver uma base de conhecimentos sólidos relativamente a técnicas laboratoriais, a um nível não-graduado, tendo por base a realização de experiências práticas.

Objetivos de aprendizagem

Os participantes desenvolverão competências na análise de dados experimentais e na definição de critérios para a aceitação de um modelo teórico proposto na interpretação de uma experiência de eletromagnetismo, face aos dados experimentais obtidos.

No final do curso os(as) participantes estarão aptos(as) a:

Utilizar algoritmos numéricos em folhas de cálculo;
Controlar experiências remotas;
Construir uma experiência simple de eletromagnetismo.
Intuir circuitos eléctricos e a lei de Ohm.
Compreender a relação entre corrente eletrica e o campo magnético.

Pré-requisitos

Pressupõe-se que o(a) participante tenha noções matemáticas de vetores, derivadas e estudo de funções. São ainda necessários conhecimentos de operação de um multímetro ou amperímetro.

Conteúdos

No curso serão abordados os seguintes aspetos:

Introdução à física experimental e seus conceitos básicos;
Ajustes numéricos a dados experimentais;
Incertezas nas grandezas derivadas;
A relação entre corrente elétrica e campo magnético;
A lei de Ohm;
Indução magnética;
Realização de uma experiência prática: Determinação local do campo magnético terrestre;
Realização de uma experiência remota: Variação do valor do campo magnético criado por uma bobine retangular (módulo e orientação).

Organização e duração

Este curso tem a duração de 7 semanas e é composto por uma primeira parte de introdução à física experimental. Seguidamente são apresentadas as experiências a realizar, sendo que a primeira consiste numa experiência artesanal individual executada com materiais correntes e a segunda com recurso ao e-lab, um laboratório remoto cuja experiência sugerida permite mapear tridimensionalmente o campo magnético criado por uma bobine (ou dois condutores).

Nesta edição do curso feX_mag3D, os tópicos estão organizados da seguinte forma:

Semanas 1 e 2: Preparação para o Curso (9-25/Nov.);
Semana 3: A essência - Incerteza nas Grandezas Diretas (25/Nov.-9/Dez.);
Semana 4: A essência - Incertezas nas Representações Gráficas (2-9/Dez.);
Semanas 5 e 6: Experiência Prática (9 Dez.-13/Jan.: compreende intervalo lectivo Natal);
Semana 7: Avaliação pelos pares (13-20/Jan.)
Semana 7 e 8: Experiência Remota. (13-26/Jan.)

Avaliação e certificação

No final de cada tópico estão previstas as seguintes avaliações: o primeiro tópico terá por base uma avaliação sumativa; o segundo tópico será uma avaliação por pares (peer review) que envolverá a discussão de resultados experimentais; o terceiro tópico baseia-se, igualmente, numa avaliação sumativa, mas envolverá a resolução de problemas relativos ao laboratório remoto Mag3D (e-lab).

Os participantes que obtiverem classificação igual ou superior a 60% terão direito a um certificado de participação com aprovação (sem classificação atribuída).

Tutores

Horácio Fernandes

Professor associado no Técnico e investigador no IPFN, onde coordena as atividades no ISTTOK. Em 1999 criou o e-lab, o primeiro laboratório remoto no Técnico e um dos poucos no mundo desenhado para educação, com acesso livre a cerca de 20 experiências.

Os seus interesses científicos cobrem a operação em tempo real de sistemas de fusão nuclear e engenharia. Participa regularmente em atividades de divulgação científica. Foi membro do Technical Advisor Panel na F4E (a agência europeia no ITER) e é coordenador de investigação na IAEA.

David Neto

Aluno do 5º ano de Engenharia Física e Tecnológica no Instituto Superior Técnico, presentemente a fazer a tese de mestrado em Mobilidade Elétrica. Ao longo do seu percurso académico tem desenvolvido diversos interesses, entre os quais a física experimental e instrumentação.

Periodicamente esteve envolvido em diversas acções de divulgação tecnológica e científica, das quais se destaca a colaboração no curso de microcontroladores para alunos de Engenharia no âmbito da 3ª Conferência de Física da Comunidade de Países de Língua Portuguesa.

Mariana Silva

Aluna do 4º ano de Engenharia Física e Tecnológica no Instituto Superior Técnico. Tem vindo, desde criança, a descobrir o seu gosto por Física e Engenharia em geral, sendo a Física Experimental a sua área de preferência.

Nunca está parada e foi nos últimos dois anos membro do Núcleo de Física do Instituto Superior Técnico, inicialmente como Diretora do Circo da Física, secção que se dedica à divulgação científica entre toda a população, e mais recentemente como Vice-presidente do núcleo.

Perguntas Frequentes

É necessário comprar um livro?

Não. Todos os conhecimentos de experimentalismo e metrologia necessários são apresentados nos vídeos e textos de apoio. É sugerida bibliografia para quem desejar aprofundar os seus conhecimentos.

Bibliografia recomendada

Abreu, M. C. e Matias, L. e Peralta, L. (1994). Física Experimental - Uma Introdução. Presença.

Fonseca, I. M. A. (2010). Erros Experimentais, Ajustamentos e Outras Coisas Mais. Gradiva.

D. W. Preston e E. R. Dietz, The Art of Experimental Physics. Wiley, 1991.

A. Ribeiro, P. Sebastião, e F. Tomé, Contribuição para o Desenvolvimento do Ensino da Física Experimental no IST. AEIST, 2000.

Hughes, I. G. e Hase, T. P. A. (2010). Measurements and their Uncertainties: A practical guide to modern error analysis. Oxford University Press.

Este curso e os seus respetivos conteúdos estão licenciados através da licença Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Os vídeos integrados neste curso foram gravados no estúdio da FCCN