Iniciaremos, nessa disciplina, o estudo do eletromagnetismo. Atualmente, conhecemos quatro interações fundamentais na natureza: a gravitacional, as forças nucleares forte e fraca, além da interação eletromagnética. Se considerarmos os fenômenos observados no nosso cotidiano, a interação eletromagnética é, seguramente, aquela cujas conseqüências melhor percebemos. Em boa parte do estudo de Mecânica, lidamos com forças de contato: tais forças, no nível microscópico, são de natureza eletromagnética. A própria estrutura da matéria é descrita, em boa parte, através da interação eletromagnética.

Os fenômenos elétricos e magnéticos foram inicialmente compreendidos como sendo de naturezas distintas. Os fenômenos estudados até então se restringiam a eletrostática e magnetostática. Diversas experiências, realizadas principalmente durante o século XIX, levaram ao entendimento da natureza única da eletricidade e do magnetismo, culminando na grande síntese elaborada por Maxwell, através de suas equações. Conforme veremos, em situações dinâmicas, os fenômenos elétricos e magnéticos não ocorrem isoladamente. Maxwell foi ainda além: suas equações permitiram inferir a natureza eletromagnética da luz, unificando a eletricidade, o magnetismo e a ótica. As equações de Maxwell, formuladas no fim do século XIX, motivaram um dos grandes avanços da física do século XX: a relatividade, que estudamos em Física II. Ao contrário do restante da física clássica, elas sobreviveram, com algumas adaptações, à introdução da física quântica. De fato, a teoria científica melhor testada experimentalmente hoje é a Eletrodinâmica Quântica.

Além de seu interesse fundamental, o estudo do eletromagnetismo conduziu à grande revolução tecnológica iniciada no século XIX e que é cada vez mais importante nos dias de hoje. Podemos citar, como exemplos dos avanços devidos ao conhecimento do eletromagnetismo, a iluminação elétrica, geração e transmissão de energia elétrica, motores elétricos, a invenção do rádio, televisão, telefonia, telefonia celular, computação, toda a atividade industrial, aviação moderna etc. A eletrônica está presente em praticamente tudo hoje.

A construção da teoria eletromagnética envolve, naturalmente, diferentes ferramentas matemáticas. É comum os estudantes encontrarem dificuldades nessa disciplina (internacionalmente) devido ao uso do cálculo vetorial e à introdução de conceitos abstratos como o de campo (elétrico e magnético). Buscaremos introduzir as ferramentas matemáticas com base na sua necessidade para descrever os fenômenos eletromagnéticos, enfatizando seu significado físico. A necessidade dessas ferramentas e dos conceitos abstratos aparecerá em diversas experiências que realizaremos em sala de aula.

Portanto, os estudantes serão apresentados a uma grande quantidade de conhecimentos novos durante o semestre. É fundamental que não se ``assustem''. A estrutura da disciplina, com os TDs e provinhas semanais, tem como objetivo estimular a participação dos estudantes e orientá-los no trabalho imprescindível para o aprendizado. Não deixem as dúvidas acumularem: procurem o monitor e o professor!

Durante este semestre, os estudantes deverão se familiarizar com:

fenômenos eletrostáticos, magnetostáticos e eletrodinâmicos, sua descrição matemática, e algumas de suas aplicações

a noção abstrata de campo vetorial e sua utilidade na descrição dos fenômenos eletromagnéticos

a síntese obtida por Maxwell, em suas equações, unificando os fenômenos elétricos e magnéticos, culminando com a inferência da natureza eletromagnética da luz.

Os estudantes aprovados nesta disciplina deverão ser capazes de formular, entender, equacionar e resolver problemas físicos relativos aos tópicos acima. O enfoque da disciplina visa proporcionar uma formação básica em física, sem especificidades ligadas à atividade futura dos estudantes.