SERVIÇO  PÚBLICO  FEDERAL  MINISTÉRIO  DA  EDUCAÇÃO  

UNIVERSIDADE  FEDERAL  DO  RIO  GRANDE  DO  SUL    1.  IDENTIFICAÇÃO  Professor:  Roger  Pizzato  Nunes  Unidade:  Escola  de  Engenharia  Departamento:  Departamento  de  Engenharia  Elétrica  Disciplina:  ONDAS  ELETROMAGNÉTICAS  Sigla:  ENG04404  Créditos:  06  (seis)  Carga  horária:  90  (noventa)  horas  semestrais  Período  letivo:  2014/02  Pré-­‐requisitos:  ENG04454  -­‐  TEORIA  ELETROMAGNÉTICA  APLICADA  A  Oferecida  ao  curso:  Engenharia  Elétrica    2.  SÚMULA  Ondas  planas  em  meios  isotrópicos.  Ondas  guiadas.  Características  de  guias  de  onda.  Cavidades  ressonantes.  Radiação.  Antenas  e  agrupamentos  de  antenas.    3.  OBJETIVOS  A  disciplina  visa  fundamentar  os  conceitos  básicos  associados  à  propagação  em  meios  limitados  e  ilimitados,  à  geração,  ao  confinamento  e  à  radiação  de  ondas  eletromagnéticas,  capacitando  e  suportando  o  aluno  para  sua  subseqüente  aplicação  na  solução  de  problemas  físicos  reais.    4.  CONTEÚDO  PROGRAMÁTICO  

4.1. Ondas  eletromagnéticas  em  meios  ilimitados  

4.1.1. A  equação  da  onda  e  sua  solução  em  meios  dielétricos  

4.1.2. Velocidade  de  fase,  índice  de  refração  e  velocidade  de  grupo  

4.1.3. Impedância  de  meios  dielétricos  

4.1.4. A  equação  da  onda  e  a  sua  solução  em  meios  condutores  

4.1.5. Comprimento  de  penetração  e  tempo  de  relaxação  

4.1.6. A  impedância  de  meios  condutores  

4.1.7. O  Teorema  de  Poynting  

4.1.8. A  pressão  de  radiação  

4.1.9. O  vetor  de  Poynting  em  meios  arbitrários  

4.1.10. Ondas  eletromagnéticas  contrapropagantes  

4.1.11. Interação  da  radiação  eletromagnética  com  a  matéria  

4.2. Ondas  eletromagnéticas  em  regiões  de  contorno  

4.2.1. Polarização  de  ondas  eletromagnéticas  

4.2.2. Incidência  normal  de  ondas  eletromagnéticas  linearmente  polarizadas  

4.2.3. Incidência  oblíqua  de  ondas  eletromagnéticas  linearmente  polarizadas  

4.2.4. Leis  de  Snell  e  as  Equações  de  Fresnel  

4.2.5. Reflexão  e  transmissão  total  

4.2.6. Meios  compostos  por  múltiplas  interfaces  

4.2.7. Incidência  oblíqua  de  ondas  eletromagnéticas  elipticamente  polarizadas  

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UNIVERSIDADE  FEDERAL  DO  RIO  GRANDE  DO  SUL  4.2.8. Difração  

4.2.9. Espalhamento  

4.3. Ondas  eletromagnéticas  em  meios  limitados  

4.3.1. Linhas  de  transmissão  infinitas  

4.3.2. Linhas  de  transmissão  terminadas  

4.3.3. Aplicações  de  linhas  de  transmissão  

4.3.4. Os  guias  de  ondas  

4.3.5. Ressonadores  

4.4. Radiação  de  ondas  eletromagnéticas  

4.4.1. Potenciais  retardados  

4.4.2. O  dipolo  de  Hertz  

4.4.3. Padrão  e  parâmetros  de  antenas  

4.4.4. As  antenas  lineares  

 5.  METODOLOGIA  O   conteúdo   programático   será   desenvolvido   por   meio   de   aulas   expositivas,   eventuais   aulas   dedicadas   à  resolução   de   exercícios   e   atividades   experimentais   em   laboratório.   Extraclasse,   as   aulas   expositivas   serão  complementadas  por  listas  de  exercícios,  tendo  o  intuito  de  orientar  o  estudo  individual  dos  alunos  bem  como  a  sua  preparação  para  as  avaliações  e  atividades  experimentais  a  serem  realizadas  respectivamente  em  sala  de  aula  e  laboratório.  Para  cada  atividade  a  ser  realizada  em  laboratório,  haverá  um  Roteiro  Experimental,  o  qual  será   disponibilizado   previamente   e   cujo   o   objetivo   é   orientar   a   execução   e   a   interpretação   dos   resultados  experimentais  obtidos.  As   informações   oficiais   relacionadas   à   disciplina   serão   publicadas   no   endereço   eletrônico  www.chasqueweb.ufrgs.br/~roger.pizzato,   seção   ensino,   durante   o   decorrer   do   curso.   Entenda-­‐se   por  informações   oficiais   o   plano   de   ensino,   as   datas   das   avaliações,   as   listas   de   exercícios,   os   roteiros  experimentais,  o  modelo  de  relatório  experimental,  o  horário  de  atendimento  extraclasse  e  os  avisos  postados  pelo   professor   ao   longo   do   semestre   letivo.   É   responsabilidade   expressa   do   aluno   freqüentemente   visitar   a  página  da  disciplina  para  a  ciência  das  novas  informações  associadas  ao  curso.    6.  AVALIAÇÃO  Serão  realizadas  3  (três)  avaliações  no  decorrer  da  disciplina  (𝐴!,  𝐴!  e  𝐴!).  As  avaliações  serão  desenvolvidas  de  forma  escrita,  individual  e  em  sala  de  aula,  sendo  o  seu  resultado  expresso  por  pontos  em  escala  numérica  de   0,0   a   10,0.   Os   materiais   permitidos   durante   a   realização   das   avaliações   restringem-­‐se   a   lápis,   caneta   e  borracha.  Os  alunos  também  elaborarão  e  entregarão  relatórios  de  cada  uma  das  experiências  realizadas  em  laboratório.  Serão   realizados  𝑁   experimentos   no   decorrer   da   disciplina,   podendo   tal   quantidade   variar   entre   semestres  dentro  do  intervalo  6 ≤ 𝑁 ≤ 15,  constituindo  portanto  𝑁  relatórios  (𝑅𝐸!,  𝑅𝐸!,  …,  𝑅𝐸!).  Será  atribuída  ainda  uma  nota  de  participação   (𝑃),  mediante  a  qual  o   interesse,  comprometimento  e  o  comportamento  do  aluno  durante  as  atividades  experimentais  será  avaliado.  Os  relatórios  deverão  ser  redigidos  em  período  extraclasse  e  possuem  caráter  individual.  Os  resultados  dos  relatórios  experimentais  bem  como  a  nota  de  participação  serão  expressos  por  pontos  em  escala  numérica  de  0,0  a  10,0.  Os  relatórios  experimentais  deverão  ser  entregues  em  mãos,  exatamente  no  início  da  atividade  laboratorial  consecutivamente  posterior  a  realização  do  experimento.  Relatórios  experimentais  entregues  que  descumpram  o  prazo  anteriormente  estabelecido  não  serão  avaliados  e  receberão  grau  0  (zero).  Avaliações  e  relatórios  experimentais  plagiados,  em  inteiro  ou  parcial  teor,  receberão  igualmente  grau  0  (zero).  Caso  o  plágio  ocorra  entre  alunos  da  UFRGS,   tanto  o  plagiado,  quando  o  plagiador,   receberão  grau  0   (zero).  

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UNIVERSIDADE  FEDERAL  DO  RIO  GRANDE  DO  SUL  Enfatiza-­‐se   que   os   casos   de   plágio   serão   submetidos   ao   órgão   competente   da   UFRGS   para   a   devida   sanção  disciplinar.  A  média  associada  às  atividades  experimentais  será  aferida  através  da  seguinte  expressão  

𝑀! =𝑅𝐸!!

!!! + 𝑃𝑁 + 1

.  A  média  semestral  (𝑀)  será  quantificada  por  

𝑀 =𝐴! + 𝐴! + 𝐴! +𝑀!

4.  

O  resultado  de  cada  uma  das  avaliações  e  relatórios  experimentais  poderá  ser  contestado  mediante  recurso  —  por   escrito  —   encaminhado   diretamente   ao   professor   em   até   1   semana   após   sua   publicação   e   desde   que  redigidos   à   tinta.   Recursos   encaminhados   que   não   atendam   o   prazo   anteriormente   estipulado   não   serão  analisados.  A  nota  de  participação  nas  atividades  experimentais  é  de  teor  incontestável.  Regimentalmente,  alunos  com  infreqüência  superior  a  25%  estarão  automaticamente  reprovados.  Atrasos  não  serão  tolerados.  Alunos  com  média  𝑀 ≥ 6,0  estarão  aprovados,  sendo  facultada  a  realização  do  exame  caso  o  interesse   resida   em   melhorar   o   seu   desempenho   final;   alunos   com   média   2,0 ≤ 𝑀 < 6,0   deverão  obrigatoriamente  realizar  o  exame  para  eventual  aprovação  e  alunos  com  média  𝑀 < 2,0  estarão  diretamente  reprovados.  O  exame  (E)  versará  sobre  todo  o  conteúdo  do  semestre.  A  média  final  (𝑀𝐹)  será  avaliada  segundo  a  expressão  

𝑀𝐹 =𝑀 + 𝐸2

 

e   tornando   o   resultado   do   exame   substitutivo   de   alguma   das   avaliações   realizadas.   Automaticamente   será  escolhido  o  método  que  proporcionar  a  maior  média   final.  Caso  a  média   final  seja  𝑀𝐹 ≥ 6,0,  o  aluno  estará  aprovado.   Caso   𝑀𝐹 < 6,0,   o   aluno   estará   reprovado.   A   atribuição   dos   conceitos   satisfará   as   condições:  𝑀𝐹 < 6,0,  conceito  D;  6,0 ≤ 𝑀𝐹 < 7,5,  conceito  C;  7,5 ≤ 𝑀𝐹 < 9,0,  conceito  B  e  9,0 ≤ 𝑀𝐹 ≤ 10,0,  conceito  A.    7.  CRONOGRAMA  O   conteúdo   programático   será   desenvolvido   segundo   o   cronograma   apresentado   a   seguir.   Eventuais  readequações   podem   ocorrer   durante   o   curso   da   disciplina   dada   a   peculiaridade   do   semestre.   O   semestre  inicia  no  dia  04/08/2014  e  finda  ao  dia  23/12/2014.    Conteúdo  programático   Dias  letivos  4.1.1.  A  equação  da  onda  e  sua  solução  em  meios  dielétricos   05/08/2014  e  07/08/2014  4.1.2.  Velocidade  de  fase,  índice  de  refração  e  velocidade  de  grupo   12/08/2014  4.1.3.  Impedância  de  meios  dielétricos   14/08/2014  4.1.4.  A  equação  da  onda  e  a  sua  solução  em  meios  condutores   19/08/2014  4.1.5.  Comprimento  de  penetração  e  tempo  de  relaxação   21/08/2014  4.1.6.  A  impedância  de  meios  condutores   21/08/2014  4.1.7.  O  Teorema  de  Poynting   26/08/2014  4.1.8.  A  pressão  de  radiação   28/08/2014  4.1.9.  O  vetor  de  Poynting  em  meios  arbitrários   02/09/2014  4.1.10.  Ondas  eletromagnéticas  contrapropagantes   04/09/2014  4.1.11.  Interação  da  radiação  eletromagnética  com  a  matéria   09/09/2014  Avaliação  Nº  1   11/09/2014  4.2.1.  Polarização  de  ondas  eletromagnéticas   16/09/2014  4.2.2.  Incidência  normal  de  ondas  eletromagnéticas  linearmente  polarizadas   18/09/2014  e  23/09/2014  4.2.3.  Incidência  oblíqua  de  ondas  eletromagnéticas  linearmente  polarizadas   25/09/2014  4.2.4.  Leis  de  Snell  e  as  Equações  de  Fresnel   30/09/2014  4.2.5.  Reflexão  e  transmissão  total   02/10/2014  4.2.6.  Meios  compostos  por  múltiplas  interfaces   07/10/2014  4.2.7.  Incidência  oblíqua  de  ondas  eletromagnéticas  elipticamente  polarizadas   09/10/2014  4.2.8.  Difração   14/10/2014  

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UNIVERSIDADE  FEDERAL  DO  RIO  GRANDE  DO  SUL  4.2.9.  Espalhamento   16/10/2014  Avaliação  Nº  2   30/10/2014  4.3.1.  Linhas  de  transmissão  infinitas   04/11/2014  4.3.2.  Linhas  de  transmissão  terminadas   06/11/2014  4.3.3.  Aplicações  de  linhas  de  transmissão   11/11/2014  4.3.4.  Os  guias  de  ondas   13/11/2014  e  18/11/2014  4.3.5.  Ressonadores   20/11/2014  4.4.1.  Potenciais  retardados   25/11/2014  e  27/11/2014  4.4.2.  O  dipolo  de  Hertz   02/12/2014  4.4.3.  Padrão  e  parâmetros  de  antenas   04/12/2014  4.4.4.  As  antenas  lineares   09/12/2014  Avaliação  Nº  3   11/12/2014  Exame   18/12/2014  

 Os  feriados  previstos  no  Calendário  Acadêmico  da  Universidade  durante  o  semestre  letivo  ocorrerão  nos  dias  20/09/2014   (Revolução  Farroupilha,   sábado),  28/10/2014   (Dia  do  Servidor  Público,   terça-­‐feira)  e  15/11/2014  (Proclamação  da  República,  sábado).    Atendendo  à  recomendação  da  Reitoria,  não  serão  ministradas  aulas  durante  o  período  compreendido  entre  os  dias  20/10/2014  e  24/10/2014,  momento  no  qual  ocorrerá  a  Semana  Acadêmica  da  Universidade.    8.  BIBLIOGRAFIA  RECOMENDADA  Essencial  

CHENG,  D.  K.  Field  and  Wave  Electromagnetics.  New  York:  Addison-­‐Wesley,  1989.  

KRAUS,  J.  D.  e  CARVER,  K.  R.  Electromagnetics.  Rio  de  Janeiro:  Guanabara  Dois,  1978.  

RAMO,  S.,  WHINNERY,   J.  R.  e  VAN  DUZER,  T.  Fields  and  Waves   in  Communication  Electronics.  Rio  de   Janeiro:  

Guanabara  Dois,  1981.  

 Básica  

COLLIN,  R.  E.  Foundations  for  Microwave  Engineering.  New  York:  IEEE  Press,  2001.  

JORDAN,   E.   C.   e   BALMAIN,   K.   G.   Electromagnetic  Waves   and   Radiating   Systems.   New   Jersey:   Prentice-­‐Hall,  

1968.  

STRATTON,  J.  A.  Electromagnetic  Theory.  Piscataway:  IEEE  Press,  2007.  

ELMORE,  W.  C.  Physics  of  Waves.  New  York:  Dover  Publications,  1985.  

 Complementar  

POZAR,  D.  M.  Microwave  Engineering.  New  York:  John  Wiley  &  Sons,  2005.  

BALANIS,  C.  A.  Advanced  Engineering  Electromagnetics.  New  York:  John  Wiley  &  Sons,  1989.  

COLLIN,  R.  E.  Field  Theory  of  Guided  Waves.  New  York:  IEEE  Press,  1990.  

KRAUS,  J.  D.  Antennas.  New  York:  McGRAW-­‐HILL,  1950.  

SADIKU,  M.  N.  Elementos  de  Eletromagnetismo.  Porto  Alegre:  Bookman,  2004.