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Livro Impresso

Análise de sistemas eletromagnéticos



Ramos, Airton (Autor)

calculo diferencial, calculo integral, calculo vetorial, conceitos da teoria eletromagnética, leis da teoria eletromagnetica, eletromagnetismo, campos eletromagnéticos, radiofrequencia, tesla, ampére, leis de newton, ondas, fisica basica, sistemas de potência


Sinopse

A teoria eletromagnética é uma das que mais influenciaram o progresso tecnológico da humanidade nos últimos séculos. Seu estudo é uma etapa de fundamental importância na formação de profissionais de engenharia elétrica, telecomunicações, computação e áreas afins.
Este livro contém toda a informação básica da disciplina Análise de Sistemas Eletromagnéticos, incluindo os fundamentos das ferramentas matemáticas necessárias, os conceitos e as leis, os princípios físicos das propriedades
eletromagnéticas da matéria, os métodos analíticos e computacionais mais utilizados na análise de sistemas eletromagnéticos e a teoria fundamental dos sistemas de
geração e propagação de ondas eletromagnéticas.
É destinado a cursos de graduação e pós-graduação em Engenharia Elétrica, nos quais pode servir como referência principal ou complementar em disciplinas de teoria
eletromagnética, propriedades eletromagnéticas da matéria, cálculo eletromagnético computacional e sistemas de radiofrequência.

Metadado adicionado por Blucher em 31/07/2020

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9786555060034 (ISBN do e-book em outro formato)


Metadados completos:

  • 9786555060058
  • Livro Impresso
  • Análise de sistemas eletromagnéticos
  • --
  • 1 ª edição
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  • Ramos, Airton (Autor)
  • calculo diferencial, calculo integral, calculo vetorial, conceitos da teoria eletromagnética, leis da teoria eletromagnetica, eletromagnetismo, campos eletromagnéticos, radiofrequencia, tesla, ampére, leis de newton, ondas, fisica basica, sistemas de potência
  • Técnicos
  • 6213823
  • TEC007000, TEC041000, TEC034000
  • 2020
  • 15/08/2020
  • Português
  • Brasil
  • --
  • Livre para todos os públicos
  • 17 x 24 x 2 cm
  • 1.15 kg
  • Brochura
  • 728 páginas
  • R$ 149,00
  • 49019900 - livros, brochuras e impressos semelhantes
  • 9786555060058
  • 9786555060058
  • --

Sumário

1 Coordenadas ortogonais e fun¸c~oes vetoriais 1
1.1 Sistemas de coordenadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Diferencia¸c~ao e integra¸c~ao vetorial . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2 For¸ca entre cargas el´etricas 11
2.1 Lei de Coulomb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2 C´alculo da for¸ca el´etrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.3 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3 For¸ca entre correntes el´etricas 21
3.1 For¸ca magn´etica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.2 C´alculo da for¸ca magn´etica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.3 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4 Gradiente de uma fun¸c~ao escalar 29
4.1 Derivada direcional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.2 Operador gradiente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.3 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
5 Campo el´etrico e potencial el´etrico 35
5.1 Conceitos de campo el´etrico e potencial el´etrico . . . . . . . . . . . 35
5.2 C´alculo de campo el´etrico e potencial el´etrico . . . . . . . . . . . . 36
5.3 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
6 Fluxo e divergente de um campo vetorial 49
6.1 Fluxo de um campo vetorial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
6.2 Operador divergente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
6.3 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
7 Lei de Gauss el´etrica 59
7.1 Fluxo el´etrico e lei de Gauss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
7.2 C´alculo de indu¸c~ao el´etrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
7.3 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
8 Densidade de fluxo magn´etico e lei de Biot-Savart 65
8.1 Fluxo magn´etico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
8.2 Lei de Biot-Savart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
8.3 C´alculo da indu¸c~ao magn´etica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
8.4 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
9 Circula¸c~ao e rotacional de um campo vetorial 79
9.1 Circula¸c~ao e operador rotacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
9.2 C´alculo do rotacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
9.3 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
10 Campo magn´etico e lei de Amp`ere 91
10.1 Lei de Amp`ere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
10.2 C´alculo de campo magn´etico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
10.3 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
11 Operador laplaciano e potencial magn´etico 99
11.1 Laplaciano e equa¸c~ao de Laplace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
11.2 Campo vetorial determinado por seu divergente e seu rotacional . . 100
11.3 Potencial magn´etico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
11.4 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
12 Continuidade, condi¸c~oes de contorno e m´etodo das imagens 107
12.1 Continuidade em interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
12.2 Condi¸c~oes de contorno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
12.3 M´etodo das imagens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
12.4 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
13 Equa¸c~ao de Laplace em coordenadas retangulares 123
13.1 Expans~ao em s´erie de Fourier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
13.2 Solu¸c~ao da equa¸c~ao de Laplace em coordenadas retangulares . . . 127
13.3 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
14 Equa¸c~ao de Laplace em coordenadas cil´ındricas 143
14.1 Expans~ao em s´erie de Bessel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
14.2 C´alculo de potencial em coordenadas cil´ındricas . . . . . . . . . . . 150
14.3 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
15 Equa¸c~ao de Laplace em coordenadas esf´ericas 161
15.1 Expans~ao em fun¸c~oes de Legendre . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
15.2 Solu¸c~ao da equa¸c~ao de Laplace em coordenadas esf´ericas . . . . . . 166
15.3 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
16 Dissipa¸c~ao e armazenamento de energia 179
16.1 Pot^encia dissipada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
16.2 Energia el´etrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
16.3 Energia magn´etica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
16.4 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
17 Introdu¸c~ao `a eletrodin^amica 193
17.1 Corrente de deslocamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
17.2 For¸ca eletromotriz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
17.3 Acoplamento magn´etico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
17.4 Torque eletrodin^amico e motor de indu¸c~ao . . . . . . . . . . . . . . 206
17.5 Efeito pelicular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
17.6 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
18 Ondas eletromagn´eticas 219
18.1 Ondas no espa¸co livre n~ao dissipativo . . . . . . . . . . . . . . . . 219
18.2 Ondas no espa¸co livre dissipativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
18.3 Fluxo de pot^encia em uma onda eletromagn´etica . . . . . . . . . . 238
18.4 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
19 Ondas eletromagn´eticas em interfaces 249
19.1 Polariza¸c~ao da onda eletromagn´etica . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
19.2 Reflex~ao e transmiss~ao com incid^encia normal . . . . . . . . . . . . 251
19.3 Reflex~ao e transmiss~ao com incid^encia obl´ıqua . . . . . . . . . . . . 256
19.4 Reflex~ao nula e reflex~ao total . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
19.5 Reflex~ao e transmiss~ao atrav´es de uma parede . . . . . . . . . . . . 262
19.6 Difra¸c~ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
19.7 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
20 Radia¸c~ao e espectro eletromagn´etico 281
20.1 Potencial retardado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
20.2 Dipolo hertziano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
20.3 Radia¸c~ao de part´ıculas carregadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
20.4 Espectro eletromagn´etico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
20.5 Transforma¸c~oes de Lorentz do
campo eletromagn´etico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
20.6 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
21 For¸ca e movimento na intera¸c~ao da mat´eria com
o campo eletromagn´etico 309
21.1 Movimento de part´ıculas no v´acuo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
21.2 Movimento de part´ıculas em um meio condutor . . . . . . . . . . . 314
21.3 Rela¸c~oes entre for¸ca e intensidade de campo:
tensor das tens~oes de Maxwell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
21.4 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
22 Estrutura eletr^onica e condutores 327
22.1 Estrutura cristalina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
22.2 For¸cas intermoleculares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328
22.3 Bandas de energia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334
22.4 Condu¸c~ao em semicondutores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
22.5 Supercondutores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351
22.6 Condu¸c~ao em isolantes amorfos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
22.7 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361
23 Polariza¸c~ao el´etrica 363
23.1 Dipolo el´etrico e polarizabilidade molecular . . . . . . . . . . . . . 363
23.2 Polariza¸c~ao macrosc´opica e rela¸c~ao constitutiva . . . . . . . . . . . 367
23.3 Polariza¸c~ao ferroel´etrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
23.4 Campo de rea¸c~ao e fator de despolariza¸c~ao . . . . . . . . . . . . . 376
23.5 Energia de polariza¸c~ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379
23.6 Polariza¸c~ao de um objeto esf´erico em
um campo uniforme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 385
23.7 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389
24 Dispers~ao e ruptura diel´etrica 393
24.1 Resson^ancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393
24.2 Relaxa¸c~ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396
24.3 Dispers~ao por carga espacial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398
24.4 Dispers~ao por saltos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405
24.5 Ruptura diel´etrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407
24.5.1 Ruptura em gases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408
24.5.2 Ruptura em l´ıquidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412
24.5.3 Ruptura em s´olidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414
24.6 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415
25 Magnetiza¸c~ao 417
25.1 Momento de dipolo magn´etico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417
25.2 Magnetiza¸c~ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421
25.3 Lei Curie-Weiss e transi¸c~ao ferromagn´etica . . . . . . . . . . . . . . 424
25.4 Modelo qu^antico da magnetiza¸c~ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425
25.5 Estado ferromagn´etico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429
25.6 Rela¸c~ao constitutiva magn´etica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435
25.7 Energia armazenada e energia dissipada na magnetiza¸c~ao . . . . . 439
25.8 Permeabilidade magn´etica como fun¸c~ao
da frequ^encia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447
25.9 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452
26 Circuito magn´etico 455
26.1 Campo desmagnetizante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455
26.2 For¸ca magnetomotriz e relut^ancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459
26.3 Circuito magn´etico com ´ım~a permanente . . . . . . . . . . . . . . . 470
26.4 For¸ca e torque em circuitos magn´eticos . . . . . . . . . . . . . . . . 473
26.5 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476
27 C´alculo eletromagn´etico computacional 481
27.1 Integra¸c~ao computacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481
27.2 M´etodo das diferen¸cas finitas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484
27.3 M´etodo das diferen¸cas finitas no dom´ınio tempo . . . . . . . . . . . 494
27.4 M´etodo dos elementos finitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 502
27.5 M´etodo dos momentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514
27.6 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 520
28 Linhas de transmiss~ao 523
28.1 Circuito equivalente de uma linha de transmiss~ao . . . . . . . . . . 523
28.2 Solu¸c~ao geral para tens~ao e corrente
na linha de transmiss~ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 528
28.3 Sistema sem reflex~ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 532
28.4 Sistema com reflex~ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 535
28.5 Transit´orio na linha de transmiss~ao . . . . . . . . . . . . . . . . . 538
28.6 Fluxo de pot^encia na linha de transmiss~ao . . . . . . . . . . . . . . 540
28.7 Aproxima¸c~oes para Zo e γ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543
28.8 Distor¸c~ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 548
28.9 Imped^ancia na linha de transmiss~ao . . . . . . . . . . . . . . . . . 550
28.10Casamento de imped^ancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553
28.10.1 Acoplador com rede de reat^ancias . . . . . . . . . . . . . . 553
28.10.2 Acoplador com transformador de quarto de onda . . . . . . 556
28.10.3 Acoplador com stub simples . . . . . . . . . . . . . . . . . 558
28.11Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561
9 Guias de onda 565
29.1 Equa¸c~oes dos campos em um guia de onda retangular . . . . . . . 565
29.2 Modos TM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 568
29.3 Modos TE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570
29.4 Caracter´ısticas de propaga¸c~ao no guia de onda retangular . . . . . 572
29.5 Pot^encia transportada e atenua¸c~ao
em um guia de onda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 575
29.6 An´alise de um guia de onda circular . . . . . . . . . . . . . . . . . 582
29.7 Acoplamento de sinal em um guia de onda . . . . . . . . . . . . . . 587
29.8 Cavidades ressonantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 589
29.9 Guia de onda diel´etrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 594
29.10Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605
0 Teoria das antenas 607
30.1 Enlace por ondas eletromagn´eticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 607
30.1.1 Pot^encia irradiada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 608
30.1.2 Ganho diretivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 610
30.1.3 Diagrama de irradia¸c~ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 610
30.1.4 Imped^ancia da antena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 611
30.1.5 Reciprocidade e acoplamento entre antenas . . . . . . . . . 613
30.1.6 F´ormula de transmiss~ao de Friis . . . . . . . . . . . . . . . 618
30.2 Antena dipolo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 620
30.2.1 Distribui¸c~ao de corrente em uma antena dipolo . . . . . . . 621
30.2.2 Campos e pot^encia irradiada por uma antena dipolo . . . . 621
30.2.3 Imped^ancia da antena dipolo . . . . . . . . . . . . . . . . . 625
30.2.4 Efeitos da reflex~ao em uma superf´ıcie horizontal . . . . . . 629
30.3 Antena em anel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 645
30.4 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 654
31 Antenas direcionais 657
31.1 Conjunto de antenas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 657
31.2 Imped^ancia m´utua entre antenas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 663
31.3 Antena corneta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 677
31.4 Antena com refletor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 682
31.5 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 686
32 Propaga¸c~ao na atmosfera terrestre 689
32.1 Propaga¸c~ao em um plasma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 689
32.2 Ondas de superf´ıcie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 697
32.3 Propaga¸c~ao na troposfera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 699
32.4 Propaga¸c~ao na ionosfera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 704
32.5 Quest~oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 710
33 Refer^encias 711



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