This research studies a Transcutaneous Energy Transfer (TET) system which uses electromagnetic fields to transfer power from outside the body to an artificial organ (AO) in the body. It works like a high frequency transformer whereas the skin is part of the magnetic coupling between the primary (external) and secondary (internal) coils. Thus, the external coil (transmitter), which is excited by an oscillator circuit that transforms the continuous (DC) voltage to high-frequency alternating (AC) voltage, transfers energy to an internal system (receiver) containing a coil associated with a rectifier-regulator circuit to supply power to the AO and an internal rechargeable battery. Due to the diversity of research areas in TET systems, this thesis focused mainly on the TET coils, exploring few aspects of the electronic circuits which directly affect the proper design of the coils. Simulations of different configurations of coils (with different magnetic material types and different core geometrical dimensions) and different electrical parameters were performed via Finite Element Method (FEM) applications. Analyses of the results of these simulations with and without serial resonant capacitors (SRCs) observed the behavior of the coils considering the efficiency, regulation, specific absorption rate (SAR) and current density induced in the skin. These results also facilitated an optimization procedure using Kriging method without the need for new simulations via FEM. In parallel with the optimization procedure, different physical prototypes were created and tested to validate the simulations and explore the behavior of the coils. The temperature increase of the coils and the threshold limits of the electronic circuits were observed, suggesting new optimization strategies. Since the computation of the temperature is too complicated, the temperature rise was indirectly considered in this research by the use of a factor called thermo factor, which represents the relationship between the dissipated power and the area of the coil. Moreover, since the AO requires a constant power, the load of the TET system was modeled as a variable resistance. This thesis proposed an algorithm to compute this value of the variable resistance directly in the FEM simulations. Thus, another optimization procedure was proposed with the new mentioned strategy by directly interacting with the FEM application. In this second case, homogenization methods were used to simplify the mesh without neglecting eddy current, proximity and skin effects, thus allowing accurate simulations of coils with thicker wire gauges and at higher frequencies. In the end, the results of both simulations were briefly discussed to evaluate configurations eligible for construction or assembly. / Esse trabalho estuda um sistema de transferência de energia transcutâneo (TET) que, tal qual um transformador de alta freqüência, usa campos eletromagnéticos para transferir potência de fora do corpo a um órgão artificial dentro do corpo. Assim, a pele passa a ser parte do acoplamento magnético entre o primário (bobina externa) e o secundário (bobina interna). Dessa forma, a bobina externa (transmissor) é excitada por um circuito oscilador, gerando corrente alternada de alta freqüência e transfere energia ao sistema secundário interno (receptor) que contém uma bobina associada a um circuito retificador seguido de amplificadores e reguladores para alimentar o órgão artificial e/ou uma bateria recarregável interna. Devido à diversidade de áreas para pesquisar, esta tese teve as bobinas de TET como objetivo principal, explorando alguns aspectos dos circuitos eletrônicos que afetam diretamente o projeto adequado das bobinas. Simulações de diferentes configurações de bobinas (com diferentes tipos de material magnético e diferentes dimensões geométricas dos núcleos) e diferentes parâmetros elétricos foram realizados através de softwares de Método dos Elementos Finitos (FEM). Essas análises com e sem capacitores de ressonância série (SRCs) observaram o comportamento das bobinas considerando o rendimento, a regulação, a taxa de absorção específica (SAR) e densidade de corrente induzida na pele. Os resultados dessas simulações também facilitou um procedimento de otimização usando o método de Kriging, sem a necessidade de novas simulações via FEM. Em paralelo com o processo de optimização, diferentes protótipos físicos foram criados e testados para validar as simulações e explorar o comportamento das bobinas. O aumento da temperatura nas bobinas e os limites dos circuitos eletrônicos foram observados, sugerindo novas estratégias de otimização. Uma vez que o cálculo da temperatura é demasiado complicado, esta pesquisa sugere o uso de um fator, aqui denominado \"fator térmico\", para indiretamente considerar esse aumento de temperatura. Além disso, uma vez que o AO requer uma potência constante, a carga do transformador de TET foi modelada como uma resistência variável. Esta tese propõe um algoritmo para calcular este valor de resistência variável diretamente nas simulações com FEM. Assim, foi proposto um outro procedimento de otimização com a nova estratégia mencionada, interagindo diretamente com a aplicação de FEM. Neste segundo caso, os métodos de homogeneização foram utilizados para simplificar a malha sem ignorar correntes de Foucault, e os efeitos pelicular e de proximidade, permitindo simulações precisas de bobinas com fios mais grossos e em frequências mais altas. Os resultados de ambas as simulações foram discutidos brevemente no final para avaliar configurações elegíveis para serem montadas.

Neste trabalho é estudada a convergência no método dos elementos finitos (MEF) quando da sua aplicação a dispositivos eletromagnéticos com características não lineares, ou seja, constituídos de materiais ferromagnéticos com curva de magnetização BxH que apresenta o fenômeno da saturação magnética. O método de Newton-Raphson é o método numérico utilizado para a resolução do sistema de equações não linear gerado. São abordadas versões desse método que utilizam fator de relaxação, bem como técnicas para a otimização desse fator, com o intuito de acelerar a sua convergência, mostrando sua efetividade. Aborda-se também a influência da escolha do modelo para a característica B(H) dos materiais ferromagnéticos, tanto em termos de desempenho computacional quanto de precisão. Duas classes de modelos para a curva vxB², bem como para sua derivada dv/dB², são analisados, quais sejam: modelos analíticos e modelos interpoladores. Dentre os modelos analíticos destacam-se os modelos de O\'Connor, Marrocco e de Brauer (exponencial). Os modelos interpoladores utilizados foram de Akima e Spline cúbica. Além do tratamento de materiais com características não lineares, também se realizou um breve estudo da aplicação de materiais do tipo ímã permanente e sua formulação pelo MEF. Outro aspecto avaliado foi a influência de diferentes métodos de resolução do sistema linear de equações algébricas na convergência do método de Newton-Raphson, como o ICCG, BiCGStab, decomposição LU e Wavelet-based Multigrid. Os resultados obtidos mostraram a potencialidade desta última técnica em termos de ganho de desempenho global da solução. / This work presents a study on the convergence of non-linear finite analysis applied to the modeling of electromagnetic devices with plane symmetry. Three aspects have been thoroughly investigated which have influence on the convergence performance, namely: the relaxation factor in the Newton-Raphson algorithm, the model of the magnetization curve and the choice of the linear solver. It is shown that convergence acceleration of the Newton-Raphson algorithm can be achieved with the use of a relaxation factor, along with numerical techniques for optimizing this factor, such as Line Search or the Brent method. Several models for the magnetization curve, both analytical (O\'Connor, Marrocco, Brauer) and interpolation-based (Akima and Cubic Splines), have been analised and comparisons in terms of their computational efficiency, as well as accuracy, are presented in order to give some guidance to the choice of the model. The influence of several linear solvers in the convergence of the Newton-Raphson algorithm has finally been investigated. The following linear solvers have been compared: LU decomposition , ICCG, BiCGStab and Wavelet-based Multigrid. The results show the superiority of the latter to improve the overall computational performance of the solution.

Atualmente o potencial vetor é geralmente tratado no eletromagnetismo clássico como um artifício para o cálculo dos campos elétricos e magnéticos sem um significado claro. No entanto, quando foi proposto na metade do século XIX, ele possuía um significado físico claro e desempenhava um papel central para Faraday, Maxwell e outros físicos britânicos. Um dos objetivos deste trabalho é entender como se deu esta mudança na interpretação do conceito de potencial vetor. Para isto foi realizado um estudo histórico analisando as diferentes interpretações para este conceito partindo dos trabalhos de Faraday sobre indução eletromagnética, onde propôs o conceito de estado eletrotônico. Analisamos as contribuições de William Thomson que fortemente inspiraram Maxwell a sugerir diferentes interpretações para o conceito em trabalhos publicados ao longo de cerca de duas décadas até a publicação do Treatise on Electricity and Magnestism em 1873. No final do século XIX a interpretação dada por Maxwell ao conceito de potencial vetor começou a ser questionada por vários físicos. Uma das questões envolvidas neste processo foi a realidade das grandezas físicas. Nomes como Heaviside, Hertz e outros defendiam que as grandezas dotadas de realidade física na teoria eletromagnética eram os campos elétrico e magnético e não o potencial vetor. Com essa nova visão desenvolveram uma nova teoria eletromagnética próxima da que conhecemos atualmente. No entanto, este processo não foi linear e aceito acriticamente. Ao longo do século XX foram publicados trabalhos propondo uma interpretação física para o potencial vetor, ainda no contexto clássico. O estudo histórico aqui desenvolvido priorizou a abordagem desenvolvida na Grã-Bretanha / Currently the vector potential generally is considered in the classical electromagnetic theory as an artifice for the calculation of the electric and magnetic fields and without a clear physical meaning. However, when it was proposed in the mid-nineteenth century, it used to have a clear physical meaning and played a central role for Faraday, Maxwell and other British physicists. One of the goals of this dissertation is to understand how the meanings attributed to the vector potential changed along years. In order to answer to this question, we developed a historical study analyzing the different interpretations for this concept starting with the works of Faraday on electromagnetic induction, where he introduced the concept of electrotonic state. We analyzed the contributions of William Thomson that inspired strongly Maxwell to suggest different interpretations for the concept in works published along the next two decades until the publication of the Treatise on Electricity and Magnestism in 1873. In the end of the nineteenth century Maxwells interpretations for the vector potential began to be questioned by several physicists. One of the issues involved in this questioning was the reality of the physical quantities. People as Heaviside, Hertz and others defended that electric and magnetic fields, not the vector potential, were quantities endowed with physical reality. With this new approach they developed a new electromagnetic theory closer to the currently accepted. Nevertheless, this process was not linear and uncritically accepted. Throughout the twentieth century papers and books were published defending a physical interpretation for the vector potential considering a classical context for the electromagnetic theory. The historical study developed here focused the developments in Great-Britain although some mentions to Continental physics are made

Submitted by Carmen Torres (carmensct@globo.com) on 2018-02-09T18:21:43Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstudoFibrasPorosas.pdf: 5292185 bytes, checksum: 839284d019ccb3fc25cdc461fcc70692 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-02-20T18:48:02Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstudoFibrasPorosas.pdf: 5292185 bytes, checksum: 839284d019ccb3fc25cdc461fcc70692 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-20T18:48:02Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstudoFibrasPorosas.pdf: 5292185 bytes, checksum: 839284d019ccb3fc25cdc461fcc70692 (MD5) Previous issue date: 2017-09-08 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O guiamento de ondas THz tem se mostrado de grande importância na melhoria da performance das configurações de espectroscopia, imagem e sensoriamento. Um dos maiores desafios na concepção dessas estruturas é a mitigação das altas perdas apresentadas pelo meio dielétrico na faixa espectral THz (0.1 até 10 THz). Este trabalho realiza a modelagem numérica de fibras porosas com inclusões de ouro para guiamento em THz. O design dessas interfaces metal-dielétricas é capaz de confinar as ondas THz nas regiões de ar da fibra porosa através da excitação de plasmons de superfície, modos que resultam da interação ressonante entre a radiação eletromagnética incidente e a oscilação coletiva de elétrons livres na superfície metálica. É evidenciado que a partir de um projeto adequado da camada de ouro, as perdas efetivas podem ser reduzidas e uma dispersão cromática zero pode ser alcançada como resultado do acoplamento entre os modos da fibra e os plasmons de superfície. / The guidance of THz waves has been found of great importance to improve the performance of spectroscopy, imaging and sensing setups. One of the major challenges in designing such structures is the mitigation of the high losses presented by dielectric media in the THz spectral range (0.1 up to 10 THz). This work performs an analytical and numerical modeling of porous fibers with gold inclusions for THz guidance. The design of these metal-dieletric interface is capable to confine THz waves in the air region of the porous fiber, through the excitation of surface plasmons, modes that result from the resonant interaction between the incident electromagnetic radiation and the collective oscillation of free electrons on the metal surface. It is shown that from a suitable design of the gold layer, the effective losses can be reduced and a zero chromatic dispersion can be achieved as result of the coupling between the fiber modes and the surfasse plasmons.

Submitted by Kelren Mota (kelrenlima@ufpa.br) on 2018-06-19T16:43:50Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_TransporteEletronicoSistemas.pdf: 18461027 bytes, checksum: ed82925d020bd08c9eaad3e45c1ae541 (MD5) / Approved for entry into archive by Kelren Mota (kelrenlima@ufpa.br) on 2018-06-19T16:44:11Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_TransporteEletronicoSistemas.pdf: 18461027 bytes, checksum: ed82925d020bd08c9eaad3e45c1ae541 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-19T16:44:11Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_TransporteEletronicoSistemas.pdf: 18461027 bytes, checksum: ed82925d020bd08c9eaad3e45c1ae541 (MD5) Previous issue date: 2018-02-23 / O uso de moléculas únicas para compor dispositivos eletrônicos vem crescendo nos últimos anos, devido os limites previstos na miniaturização dos dispositivos eletrônicos. Nesta perspectiva, esta pesquisa analisa propriedades de transporte eletrônico via método teórico, em junções moleculares de cadeias de carbono tipo linear, o alótropo Carbyne (Polyyne e Cumuleno) com uma variação na quantidade de carbonos na cadeia acoplados a eletrodos de Fe e Fe/Au, constituindo um fio molecular. As análises permitiram caracterizar curvas de corrente, orbitais moleculares de fronteira, probabilidade de transmissão, curvas de condutância diferencial e a densidade de estados para transporte. Por fim, os resultados averiguaram os efeitos na variação de cadeia, permitiram assimilar uma caracterização de aumento na corrente decorrente ao acréscimo de carbonos para dispositivos com eletrodos de Fe com características semelhantes de cruzamento de correntes sob mesma voltagem, assim como para a segunda proposta com eletrodos de Fe/Au que permitiram visualizar a alternância na densidade de estados em regiões de energia negativa e positiva para carbonos em ímpares e pares respectivamente. Observa-se também efeitos de NDR para alguns dispositivos via acréscimo dos átomos de Au. / The use of unique molecules to compose electronic devices has been growing in recent years, due to the limits set in the miniaturization of electronic devices. In this perspective, the Carbyne (Polyyne and Cumulene) alottrope with a variation in the amount of carbon in the chain coupled to Fe and Fe / Au electrodes , constituting a molecular yarn. The analyzes allowed to characterize current curves, border molecular orbitals, transmission probability, diferential conductance curves and the density of states for transport. Finally, the results veri ed the efects on the chain variation, allowed to assimilate a characterization of increase in the current due to the addition of carbons to devices with Fe electrodes with similar characteristics of crossing of currents under the same voltage, as well as for the second proposal with Fe / Au electrodes that allowed to visualize the alternation in the density of states in regions of negative and positive energy for carbons in odd and even respectively. Also observed are NDR efects for some devices via addition of the Au atoms.

Submitted by Kelren Mota (kelrenlima@ufpa.br) on 2018-06-25T18:04:44Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseDesempenhoAcoplador.pdf: 1907405 bytes, checksum: 1a8e0d8b8f0a7263b58fc08d66e5ad25 (MD5) / Approved for entry into archive by Kelren Mota (kelrenlima@ufpa.br) on 2018-06-25T18:05:47Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseDesempenhoAcoplador.pdf: 1907405 bytes, checksum: 1a8e0d8b8f0a7263b58fc08d66e5ad25 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-25T18:05:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseDesempenhoAcoplador.pdf: 1907405 bytes, checksum: 1a8e0d8b8f0a7263b58fc08d66e5ad25 (MD5) Previous issue date: 2018-04-13 / Neste trabalho, utilizamos a teoria de guias de ondas em cristais fotônicos para projetar um acoplador baseados nesses guias, com dopagem de Érbio a fim de verificar o desempenho de comutação para os estados barra e cruzado do dispositivo dopado em relação ao não dopado. O acoplador de cristal fotônico dopado com Érbio utiliza a ressonância não linear causada pela excitação dos íons de érbio localizado na fileira central de um acoplador direcional. Tal excitação provoca a transição dos íons de érbio do estado fundamental para o metaestável fazendo a amplificação do sinal quando os fótons absorvem a luz emitida. As simulações ocorreram no software COMSOL Multiphysics®, o qual utiliza o Método dos Elementos Finitos (FEM). Foi realizada uma análise comparativa entre um acoplador direcional de cristal fotônico dopado com érbio e outro não dopado. Verificou-se o desempenho de comutação de ambos a partir da variação das frequências normalizadas e constatou-se que o acoplador dopado conseguiu operar nos estados barra e cruzado com maior espectro de frequência. / In this dissertation, the concepts of photonic crystal were used to design an Erbium-doped photonic crystal coupler in order to verify the switching performance for the bar and cross states of the doped device in relation to the non-doped device. The Erbium-doped Photonic crystal coupler used the non-linear resonance caused by the excitation of the erbium ions located in the central row of a Photonic Crystal directional coupler. Such excitation causes the transition of the erbium ions from the ground state to the metastable state by amplifying the signal when the photons absorb the light emitted by the signal. The simulations occurred in the COMSOL Multiphysics® software, which uses the Finite Element Method (FEM). A comparative analysis was performed between a directional coupler of photon crystal doped with erbium and another non-doped. It was verified the switching performance of both from the normalized frequencies variation and it was verified that the doped coupler was able to operate in the barrra and cross states with the higher frequency spectrum.

O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um pós-processador para um software baseado no método dos elementos finitos destinado a problemas de eletromagnetismo. Três métodos de determinação de torque de origem eletromagnética são abordados e comparados do ponto de vista da precisão e implementação, quais sejam: variação da energia magnética, integração do tensor de Maxwell e princípio do trabalho virtual (derivada do jacobiano local). Dois métodos são propostos para a determinação de reatâncias de eixo direto e em quadratura de máquinas síncronas. A metodologia é aplicada na análise de um motor síncrono de relutância de 15 hp, 380v, 4 pólos, cujos resultados são apresentados no capítulo IV. / The aim of this work is to develop a post-processor for use with an electromagnetism-oriented software based upon the Finite Elements Method. Three methods for determining electromagnetic torque are presented and compared in terms of precision and implementation: (i) Variation of Magnetic Energy, (ii) Maxwell Stress Method and (iii) Virtual-work Principle (Local Jacobian Derivative). Two methods for calculating direct-axis and quadrature-axis reactances of synchronous machines are proposed. The methodology is applied in the analysis of a 15 HP, 380 v, 4-pole reluctance synchronous motor and the results are presented in Chapter IV.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2012-04-27T19:43:30Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_AnaliseMetodologiaBaseada.pdf: 658447 bytes, checksum: 571d4260a034e88a512cbfe7737284a6 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos(edisangela@ufpa.br) on 2012-04-27T19:44:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertacao_AnaliseMetodologiaBaseada.pdf: 658447 bytes, checksum: 571d4260a034e88a512cbfe7737284a6 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-04-27T19:44:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_AnaliseMetodologiaBaseada.pdf: 658447 bytes, checksum: 571d4260a034e88a512cbfe7737284a6 (MD5) Previous issue date: 2009 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Apesar de fundamentais para a aprendizagem, o estímulo à postura ativa do aluno (versus o de apenas ouvinte), o respeito ao ritmo individual de aprendizagem, as avaliações formativas e o provimento de feedback sistemático ao aluno estão freqüentemente fora das salas de aula nas escolas e universidades. Uma estratégia para trazer tais características para as salas de aula é através do ensino individualizado. Um dos procedimentos de ensino individualizado mais documentados e aplicados é o Sistema Personalizado de Instrução (SPI) de Fred S. Keller. Intensamente usado na década de 70, milhares de artigos foram publicados sobre o SPI, provendo extensa evidência empírica sobre os seus resultados, os quais, em geral, são superiores a outras formas de ensino. Apesar disto, a aplicação do método entrou em declínio na década de 80. Dentre as razões para isto, podemos destacar a quantidade de esforço inicial necessário para se construir um curso baseado no SPI, a possível resistência por parte dos professores e educadores devido à mudança do papel do professor de transmissor do conhecimento para orientador e a logística necessária para prover feedback sistemático aos alunos. Vale ressaltar que, independente de quais fatores contribuíram para o declínio na utilização do SPI, sua eficiência é inquestionável. Neste trabalho, analisamos uma metodologia de ensino individualizado baseada no SPI de Keller, experimentada no contexto de um curso introdutório de eletromagnetismo para alunos de Física do terceiro semestre letivo da Universidade Federal do Pará. A metodologia empregou características do SPI, respeitando as características da disciplina como a presença de cálculos longos e ausência de monitores. Obtivemos indícios de que, apesar das modificações introduzidas, a aplicação desta metodologia pode trazer vários dos resultados positivos obtidos com a aplicação do SPI de Keller. / Despite being essential for apprenticeship, the stimulus to the student’s active posture (versus the listener’s one), the respect to the individual learning pace, the formative evaluations and the supply of systematic feedback to the student are frequently outside the classrooms in schools and colleges. A strategy to bring such characteristics to the classrooms is through individualized teaching. One of the individualized teaching procedures most documented and applied is Fred S. Keller’s Personalized System of Instruction (PSI). Intensively used in the 70‟s, thousands of articles were published about PSI, giving vast empirical evidence about its results, which, in general, is superior to other forms of teaching. In spite of that, the application of this method began to decline in the 80‟s. Among the reasons for that, it’s possible to highlight the amount of initial efforts that were necessary to build a course based on the PSI, the possible resistance from teachers and educators due to the change in the teacher’s role from knowledge transmitter to advisor and the necessary logistics to provide a systematic feedback to students. It’s also worth to emphasize that, independently from which factors contributed to the decline in the usage of PSI, its efficiency is unquestionable. At the present work, an individualized teaching methodology based on the PSI was analyzed and experimented in an introductory course of electromagnetism for Physics students at the third college semester at the Federal University of Pará (Brazil). This methodology employed some of the characteristics of the PSI, respecting the features of the subject like the presence of long calculations and absence of tutors. There was evidence that, despite the introduced modifications, the application of the methodology may bring many of the positive results obtained with the application of the PSI.

Este trabalho tem como objetivo fornecer contribuições ao estudo de sistemas de aterramento submetidos a correntes elétricas no regime permanente senoidal pelo Método dos Elementos Finitos. Nele se discutem as motivações para a utilização deste procedimento numérico em problemas desta categoria, e mais especificamente para o uso da variante deste método com elementos finitos de aresta. O tratamento completo necessário à construção das funções de forma para a aproximação local de grandezas vetoriais com elementos hexaédricos é nele desenvolvido e detalhado. Com estes resultados, uma aplicação computacional capaz de modelar o comportamento de uma haste de aterramento verticalmente enterrada no solo foi desenvolvida, utilizando-se para a discretização do domínio elementos finitos hexaédricos tri-lineares e quadráticos incompletos. Esta aplicação computacional foi utilizada para o estudo da resposta em freqüência da impedância equivalente a aterramentos desta categoria em diferentes condições de solo e com as duas variedades de elemento hexaédrico anteriormente mencionados. Os resultados obtidos são então discutidos, bem como a validade da modelagem adotada para o problema físico aqui considerado. / This work aims to provide contributions to the study of grounding systems subjected to electric currents at the sinusoidal steady state by the Finite Element Method. Motivations for the use of this numerical procedure in problems of this category, and more specifically for the usage of the Edge Finite Element Method variant, are discussed in it. The complete treatment required for building the shape functions for the local approximation of vector physical quantities with hexahedral finite elements is here developed and detailed. With these results a computer application capable of modeling the behavior of vertically buried grounding rods was developed, in which domain discretization is accomplished by the usage of both tri-linear and incomplete quadratic hexahedral finite elements. This computer application was employed in the study of the frequency response of the impedance equivalent to grounding systems of this class at different soil conditions and with both hexahedral element varieties previously mentioned. The results obtained are then discussed, as well as the validity of the modeling adopted for this physical problem.

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2016-03-09T12:52:41Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ricardo Ferreira da Cunha - 2014.pdf: 3971057 bytes, checksum: b27175e5abd2d9d25ecf057c50549a54 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-03-10T11:54:28Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ricardo Ferreira da Cunha - 2014.pdf: 3971057 bytes, checksum: b27175e5abd2d9d25ecf057c50549a54 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-10T11:54:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ricardo Ferreira da Cunha - 2014.pdf: 3971057 bytes, checksum: b27175e5abd2d9d25ecf057c50549a54 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-07-11 / In this work we describe soem properties of the complex numbers and analytical functions. As an application, we use the conformal transformations to caculate analytical solutions for electromagnetic problems defined in nonconventional domain. The conformal transformation are of excepcional importance in solving boundary value problems in electromagnetic theory. The conformal transformation have the property of modifying the geometry, but preserving the pysical quantities. / Neste trabalho descrevemos algumas propriedades dos números complexos e das funções analíticas complexas. Como aplicação, usamos as transformações conformes para calcular de forma analítica a solução de problemas eletromagnéticos definidos em domínios não convencionais. As transformações conformes são de excepcional importância na resolução de problemas de valores de contorno na teoria eletromagnética. As transformações conformes têm a propriedade de modificar a geometria, preservando as grandezas físicas.