📐 Equações Diferenciais
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📍 Área: 01 Matemática e Estatística | 🏠 Hub Principal
Visão Geral da Disciplina
Disciplina essencial do núcleo de 01 Matemática e Estatística. As Equações Diferenciais são o pilar analítico que traduz as leis fundamentais da física e dos circuitos elétricos em relações matemáticas dinâmicas. Enquanto a álgebra pura descreve estados estáticos e de equilíbrio, as equações diferenciais modelam a evolução temporal contínua das tensões, correntes, fluxos térmicos e campos eletromagnéticos. Abrange EDOs de 1ª ordem aplicadas a transitórios em circuitos RC e RL, EDOs lineares de 2ª ordem com coeficientes constantes e regimes de amortecimento em circuitos RLC, séries de potências e Método de Frobenius (Funções de Bessel e Efeito Pelicular), a Transformada de Laplace para análise algébrica no domínio da frequência complexa , culminando em sistemas dinâmicos no espaço de estados, Séries e Transformada de Fourier para análise espectral de qualidade de energia e distorção harmônica (THD).
📌 Sumário do MOC
- 📚 Materiais Didáticos e Materiais Teóricos de Referência
- 🎓 Aulas e Apresentações Completas da Disciplina
- Módulo 1: Equações Diferenciais Ordinárias de 1ª Ordem (Apostila 01)
- Módulo 2: EDOs Lineares de 2ª Ordem e Dinâmica Oscilatória (Apostila 02)
- Módulo 3: Soluções por Séries de Potências e Método de Frobenius (Apostila 03)
- Módulo 4: A Transformada de Laplace no Domínio Complexo (Apostila 04)
- Módulo 5: Aplicações em Sistemas Dinâmicos, Séries e Transformada de Fourier (Apostila 05)
📚 Materiais Didáticos e Materiais Teóricos de Referência
- Equações Diferenciais de Primeira Ordem (EDOs de 1ª Ordem, Separáveis, Lineares e Fator Integrante)
- Equações Diferenciais de Segunda Ordem (EDOs de 2ª Ordem, Coeficientes Constantes e Circuitos RLC)
- Séries (Séries de Potências, Método de Frobenius e Funções de Bessel)
- Transformadas (Laplace e Fourier) (Transformada de Laplace, Domínio s e Circuitos Elétricos)
- Aplicações de Equações Diferenciais (Espaço de Estados, Fourier e Qualidade de Energia)
- TRANSFORMADAS DE LAPLACE E FOURIER E SUAS APLICAÇÕES NA ENGENHARIA ELÉTRICA (Aplicações Especiais na Engenharia Elétrica)
- Plano de Ensino (Plano de Ensino e Ementa Oficial)
🎓 Aulas e Apresentações Completas da Disciplina
Módulo 1: Equações Diferenciais Ordinárias de 1ª Ordem (Apostila 01)
- ✅ Aula 01: 01 - EDOs de 1ª Ordem: Separáveis, Lineares, Exatas e Circuitos RC/RL
- Conteúdo: Classificação de ordem e linearidade, Teorema de Existência e Unicidade de Picard-Lindelöf, variáveis separáveis, equações lineares com fator integrante , equações exatas e fator integrante especial, equação de Bernoulli e modelagem temporal completa da resposta natural e ao degrau em circuitos e .
- Visual Integrado:
[[edo_aula01_primeira_ordem_lineares_separaveis_exatas.svg]]
Módulo 2: EDOs Lineares de 2ª Ordem e Dinâmica Oscilatória (Apostila 02)
- ✅ Aula 02: 02 - EDOs de 2ª Ordem, Coeficientes Constantes e Regimes RLC
- Conteúdo: Princípio da Superposição, independência linear e Wronskiano, equação característica polinomial, classificação dos três regimes de amortecimento em circuitos (superamortecido , criticamente amortecido e subamortecido oscilatório ), ressonância elétrica, método dos coeficientes a determinar e método da variação de parâmetros de Lagrange.
- Visual Integrado:
[[edo_aula02_segunda_ordem_coeficientes_constantes_variacao_parametros.svg]]
Módulo 3: Soluções por Séries de Potências e Método de Frobenius (Apostila 03)
- ✅ Aula 03: 03 - Séries de Potências, Singularidades, Frobenius e Efeito Skin
- Conteúdo: Séries de potências, raio e intervalo de convergência, pontos ordinários e singulares regulares, relação de recorrência de coeficientes, Teorema de Frobenius e equação indicial, dedução das Funções de Bessel de 1ª espécie e modelagem matemática do Efeito Pelicular (Skin Effect) na distribuição radial de corrente em condutores elétricos de alta frequência.
- Visual Integrado:
[[edo_aula03_series_potencias_frobenius.svg]]
Módulo 4: A Transformada de Laplace no Domínio Complexo (Apostila 04)
- ✅ Aula 04: 04 - Transformada de Laplace, Domínio s e Circuitos Transitórios
- Conteúdo: Definição formal unilateral da Transformada de Laplace (), propriedades de linearidade, translação no tempo e na frequência, convolução temporal, expansão em frações parciais, impedâncias operacionais ( e ) e resolução analítica de circuitos transitórios com condições iniciais não-nulas.
- Visual Integrado:
[[edo_aula04_transformada_laplace_circuitos_transitorios.svg]]
Módulo 5: Aplicações em Sistemas Dinâmicos, Séries e Transformada de Fourier (Apostila 05)
- ✅ Aula 05: 05 - Espaço de Estados, Séries e Transformada de Fourier e THD
- Conteúdo: Representação moderna de circuitos por variáveis e equações de estado (), matriz de transição exponencial , Séries de Fourier trigonométrica e compacta, simetrias de forma de onda, Teorema de Parseval, quantificação da Distorção Harmônica Total () e projeto de filtros harmônicos passivos para conformidade com os Procedimentos de Rede do ONS.
- Visual Integrado:
[[edo_aula05_series_transformada_fourier_aplicacoes.svg]] - Simulador Interativo:
[[simulador_fourier_thd_amostragem_nyquist_adc.html]](▶️ Abrir Simulador de Série de Fourier, Fenômeno de Gibbs, THD% e Amostragem de Nyquist)
🎨 Galeria de Diagramas Técnicos Validados
| Imagem / Diagrama | Resolução & ViewBox | Aula de Aplicação | Conceitos Técnicos Ilustrados |
|---|---|---|---|
| edo_aula01_primeira_ordem_lineares_separaveis_exatas.svg | 1240 × 740 | Aula 01 | EDOs de 1ª ordem, variáveis separáveis, fator integrante e transitórios RC/RL. |
| edo_aula02_segunda_ordem_coeficientes_constantes_variacao_parametros.svg | 1240 × 740 | Aula 02 | EDOs de 2ª ordem, regimes de amortecimento, Wronskiano, Lagrange e circuito RLC série. |
| edo_aula03_series_potencias_frobenius.svg | 1240 × 740 | Aula 03 | Séries de potências, singularidades regulares, Método de Frobenius e Funções de Bessel. |
| edo_aula04_transformada_laplace_circuitos_transitorios.svg | 1240 × 740 | Aula 04 | Transformada de Laplace, Plano s, resíduos de Heaviside e circuitos equivalentes no domínio s. |
| edo_aula05_series_transformada_fourier_aplicacoes.svg | 1240 × 740 | Aula 05 | Séries e Transformada de Fourier, Teorema de Parseval, THD e harmônicos na rede elétrica. |