Curso de Força de Laplace

Aula 1 • Conceitos de Campo Elétrico e Magnético

Define campos elétricos e magnéticos como grandezas vetoriais. Conecta as representações de campo às forças que exercem sobre partículas carregadas.

Aula 2 • Fundamentos de Carga Elétrica e Corrente

Apresenta a quantização da carga, o fluxo de corrente e a conservação da carga. Estabelece as grandezas físicas que impulsionam todos os cálculos de força subsequentes.

Aula 3 • Matemática Vetorial para Análise de Campo

Revisa produtos escalares, produtos vetoriais e sistemas de coordenadas essenciais para cálculos de força. Fornece o conjunto de ferramentas algébricas utilizado ao longo do curso.

Aula 1 • Movimento Circular e Helicoidal de Partículas

Analisa trajetórias de partículas carregadas em campos magnéticos uniformes. Conecta a aceleração centrípeta à força magnética para cálculos de raio e período.

Aula 2 • Considerações de Energia na Força Magnética

Demonstra que a força magnética não realiza trabalho sobre uma carga em movimento. Esclarece a distinção entre direção da força e transferência de energia.

Aula 3 • Forças Elétricas e Magnéticas Combinadas

Estende a lei da força para incluir campos elétricos e magnéticos simultâneos. Os alunos calculam vetores de força total em ambientes de campos múltiplos.

Aula 1 • Força sobre um Segmento de Condutor Retilíneo

Aplica a fórmula da força de Laplace a condutores retilíneos finitos em campos uniformes. Os alunos calculam a magnitude, a direção e as componentes da força resultante.

Aula 2 • Força sobre Condutores Curvos e Irregulares

Estende o cálculo de força para condutores não retilíneos via integração de linha. Os alunos montam e avaliam integrais para arcos e trajetórias arbitrárias.

Aula 3 • Força sobre uma Espira de Corrente Fechada

Prova que a força de Laplace resultante em uma espira fechada em um campo uniforme é zero. Apresenta o conceito de torque como o efeito mecânico dominante.

Aula 1 • Torque em uma Espira de Corrente Retangular

Deriva o torque a partir de pares de forças de Laplace em lados opostos de uma espira retangular. Fornece o modelo fundamental para a operação de motores elétricos.

Aula 2 • Força sobre um Dipolo em Campos Não Uniformes

Mostra que um dipolo magnético experimenta uma força líquida de translação apenas em campos não uniformes. Conecta o gradiente do campo à força no dipolo.

Aula 3 • Momento de Dipolo Magnético

Define o vetor momento de dipolo magnético para espiras de corrente de qualquer forma. Conecta o momento de dipolo ao torque e à interação com o campo de forma compacta.

Aula 1 • Força Entre Condutores Não Paralelos

Estende a análise de força para configurações de fios oblíquos e perpendiculares. Os alunos usam integração vetorial para encontrar forças e torques resultantes.

Aula 2 • Força Entre Dois Condutores Paralelos

Aplica a lei da força de Laplace usando o campo de um fio agindo sobre o outro. Deriva a fórmula da força por unidade de comprimento e as regras de atração/repulsão.

Aula 3 • Campo Magnético de um Fio Retilíneo Infinito

Deriva a magnitude e a direção do campo ao redor de um condutor retilíneo longo usando a lei de Ampère. Fornece a fonte de campo para a análise de força entre condutores.

Aula 1 • Atuadores Lineares e Canhões Elétricos

Modela a produção de força linear usando a força de Laplace em um condutor deslizante em um campo magnético. Conecta força, corrente e campo à aceleração.

Aula 2 • Alto-falantes e Atuadores de Bobina de Voz

Analisa a bobina de voz como um transdutor de força de Laplace que converte corrente em deslocamento linear. Os alunos calculam a sensibilidade da força e os fundamentos da resposta em frequência.

Aula 3 • Ripple de Torque e Uniformidade de Força

Identifica fontes de ripple de torque em máquinas reais e métodos para minimizá-las. Conecta a geometria da bobina e a distribuição do enrolamento à uniformidade da força.

Aula 4 • Força Contraeletromotriz e Balanço de Potência

Deriva a força contraeletromotriz a partir do movimento do condutor em um campo magnético e a relaciona à potência mecânica. Os alunos aplicam a conservação de energia em circuitos de motores.

Aula 1 • Sensores de Efeito Hall

Deriva a tensão Hall a partir do equilíbrio da força de Lorentz nos portadores de carga de um condutor. Conecta a tensão Hall ao campo magnético e à densidade de corrente.

Aula 2 • Galvanômetro e Instrumento de Bobina Móvel

Explica a deflexão de uma bobina percorrida por corrente em um campo magnético radial como uma aplicação direta da força de Laplace. Deriva a sensibilidade e a deflexão de fundo de escala.

Aula 3 • Instrumentos de Equilíbrio de Força e Balança de Watt

Examina instrumentos de precisão que anulam a força de Laplace contra a gravidade ou uma força mecânica. Conecta a medição de força à determinação de constantes fundamentais.

Aula 1 • Análise por Elementos Finitos para Predição de Força

Apresenta a simulação numérica de campo como uma ferramenta para predição precisa da força de Laplace em geometrias complexas. Os alunos interpretam resultados de FEA e validam com modelos analíticos.

Aula 2 • Integração de Sistema e Revisão de Projeto

Sintetiza todos os conceitos do curso em um processo estruturado de revisão de projeto para sistemas de força eletromagnética. Os alunos avaliam compromissos e documentam decisões de projeto.

Aula 3 • Limites Térmicos e Densidade de Corrente

Relaciona a densidade de corrente do condutor ao aquecimento Joule e à força de Laplace máxima permitida. Os alunos aplicam restrições térmicas ao dimensionamento de condutores.

Aula 4 • Análise de Circuitos Magnéticos para Projeto de Força

Aplica conceitos de circuito magnético para prever a densidade de fluxo em entreferros onde a força de Laplace atua. Os alunos dimensionam núcleos, entreferros e enrolamentos para a saída de força alvo.