Electricidad y Magnetismo (2010)

Diagrama de temas

• Electricidad y Magnetismo (2010)

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  Profesores Ándres Prieto Gala José Antonio Pereda Fernández Ana Grande Sáez Óscar González Rodríguez Departamento de Ingeniería de Comunicaciones

  En la naturaleza se suelen considerar cuatro tipos de fuerza distintos: débil, fuerte, gravitatoria y electromagnética. El objeto del Electromagnetismo es estudiar los fenómenos producidos por cargas y/o corrientes eléctricas. En este curso se realizará una introducción a los fenómenos básicos en el ámbito de la electricidad, el magnetismo y la inducción electromagnética. Se realiza una expresión de los mismos mediante leyes matemáticas y se describen sus aplicaciones más importantes en ciencia e ingeniería. Con tal fin, el curso de divide en ocho temas. En el tema 1 (Vectores, Sistemas de Coordenadas e Integrales) se proporciona la base matemática necesaria para el resto del curso. A continuación, en los temas 2 (Campo Electrostático en el Vacío) y 3 (Potencial Eléctrico) se estudian los fenómenos producidos por cargas eléctricas en reposo o equilibrio. En el tema 4 (Campo Electrostático en Medios Materiales) se analiza como dichas cargas actúan sobre los medios materiales. En el tema 5 (Corriente Eléctrica y Fuerza Electromotriz) se introduce el concepto de corriente eléctrica, para abordar posteriormente en los temas 6 (El Campo Magnético) y 7 (Fuentes del Campo Magnético) la magnetostática. Por último, el tema 8 (Inducción Electromagnética) se dedica en exclusiva al fenómeno de la inducción electromagnética.

  
  

  Palabras Clave de la Asignatura Corriente Eléctrica, Campo Eléctrico, Potencial Eléctrico, Ley de Biot y Savart, Ley de Coulomb, Ley de Gauss, Campo Magnético, Inducción Electromagnética, Ley de Ampere, Ley de Faraday

• Programa

  

  Datos identificativos de la Asignatura Denominación: Electricidad y magnetismo Código: M722 Departamento: Departamento de Ingeniería de Comunicaciones Área de Conocimiento: Electromagnetismo Tipo: Troncal Curso y cuatrimestre: Segundo Título: INGENIERO TECNICO DE TELECOMUNICACION. ESPECIALIDAD EN SISTEMAS ELECTRONICOS Centro: Escuela superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicaciones Web: Profesor responsable: Ándres Prieto Gala / José Antonio Pereda Fernández / Ana Grande Sáez / Óscar González Rodríguez

  
  

  Programa de la asignatura

  TEMA 1: VECTORES, SISTEMAS DE COORDENADAS E INTEGRALES:

  • 1. Introducción: Magnitudes escalares y vectoriales.
  • 2. Álgebra vectorial: Introducción, definiciones, leyes del álgebra vectorial, vectores unitarios.
  • 3. Productos de vectores: producto escalar, producto vectorial, otros productos.
  • 4. Sistemas de coordenadas ortogonales en 2D: Coordenadas Cartesianas, Coordenadas polares.
  • 5. Sistemas de coordenadas en 3D: Coordenadas cartesianas, Coordenadas cilíndricas.
  • 6. Campos escalares y vectoriales. Cálculo integral: Integral de línea, Integral de superficie, Integral de volumen.

   

  TEMA 2: CAMPO ELECTROSTÁTICO EN EL VACÍO:

  • 1. Introducción.
  • 2. Carga eléctrica: Reseña histórica, Constitución de la materia, Cuantización y conservación de la carga,
  • Unidades de carga.
  • 3. Distribuciones continuas de carga. 4. Conductores y aislantes: Inducción electrostática.
  • 5. Ley de Coulomb.
  • 6. El campo eléctrico: Concepto, Definición.
  • 7. Campo eléctrico debido a una distribución de cargas puntuales: Principio de superposición.
  • 8. Campo eléctrico debido a distribuciones continuas de carga.
  • 9. Líneas de fuerza.
  • 10. Flujo del campo eléctrico.
  • 11. Ley de Gauss: Enunciado y consecuencias.
  • 12. Aplicaciones de la ley de Gauss.

   

  TEMA 3: POTENCIAL ELÉCTRICO:

  • 1. Introducción.
  • 2. Energía potencial eléctrica: Trabajo electrostático, Carácter conservativo del campo eléctrico, Energía potencial electrostática.
  • 3. Potencial eléctrico.
  • 4. Potencial debido a distribuciones de carga: Cálculo a partir del campo eléctrico, Cálculo directo debido a distribuciones discretas de carga, Cálculo directo debido a distribuciones continuas de carga.
  • 5. Energía electrostática de formación de distribuciones de carga: Energía de distribuciones discretas, Energía de distribuciones continuas.
  • 6. Cálculo del campo eléctrico a partir del potencial: Superficies equipotenciales, Gradiente del potencial.

   

  TEMA 4: CAMPOS ELECTROSTÁTICOS EN MEDIOS MATERIALES:

  • 1. Introducción.
  • 2. Conductores en equilibrio electrostático.
  • 3. Conductores con cavidades: Apantallamiento electrostático.
  • 4. Aplicaciones.
  • 5. Capacitancia: Capacidad de un conductor, Condensadores, Asociación de condensadores.
  • 6. Energía de un condensador: Energía en un conjunto de conductores, Energía en un condensador
  • 7. Medios dieléctricos. Consideraciones generales 
  • 8. Experimento de Faraday.
  • 9. Interpretación del experimento de Faraday: Densidad de carga de polarización, Vectores polarización y desplazamiento, Susceptibilidad y permitividad dieléctricas.
  • 10. Diseño de condensadores. 
  • 11. Ley de Gauss en medios dieléctricos. 
  • 12 Energía eléctrica en problemas con dieléctricos.

   

  TEMA 5: CORRIENTE ELÉCTRICA Y FUERZA ELECTROMOTRIZ:

  • 1. Conducción, velocidad de arrastre y movilidad de los portadores.
  • 2. Intensidad y densidad de corriente.
  • 3. Ecuación de continuidad de la carga y primera ley de Kirchhoff.
  • 4. Ley de Ohm, conductividad y resistencia.
  • 5. Consumo de potencia en los conductores: Ley de Joule.
  • 6. Fuerza electromotriz y segunda ley de Kirchhoff.

   

  TEMA 6: EL CAMPO MAGNÉTICO:

  • 1. Introducción.
  • 2. El campo magnético
  • 3. Movimiento de partículas cargadas en un campo magnético.
  • 4. Aplicaciones del movimiento de partículas en campos: Selector de velocidades, espectrómetro de masas.
  • 5. Fuerza magnética sobre un conductor que transporta corriente.
  • 6. Momento de fuerza sobre una espira con corriente: Momento dipolar magnético.

   

  TEMA 7: FUENTES DEL CAMPO MAGNÉTICO:

  • 1. Introducción. 
  • 2. Ley de Biot y Savart: Campo magnético creado por corrientes volúmicas, Campo magnético creado por cargas puntuales en movimiento. 
  • 3. Ley de circulación de Ampère. 
  • 4. Flujo magnético y ley de Gauss. 
  • 5. Magnetismo en la materia: Corrientes de magnetización y vector magnetización, Intensidad de campo H, Clasificación de sustancias magnéticas, Ferromagnetismo.

   

  TEMA 8: INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA:

  • 1. Ley de Faraday.
  • 2. Fuerza electromotriz debida al movimiento.
  • 3. Aplicaciones: Generadores, Motores, Fuerza contraelectromotriz.
  • 4. Autoinducción e inducción mutua.
  • 5. Energía del campo magnético.
  • 6. Corriente de desplazamiento.
  • 7. Ecuaciones de Maxwell.

• BIbliografía

  

  Bibliografía básica

  • Apuntes de la asignatura suministrados por el profesor
  • Tipler, Mosca: "Física para la ciencia y la tecnología" Vol. 2, 5ª edición, Reverté, 2005.
  • Serway, Beichner: "Física para ciencias e ingeniería" Tomo 2, 5ª edición, McGrawHill, 2002

   

  Bibliografía complementaria

  • V. López Rodríguez, "Elementos de Física para informática", UNED, 1993.
  • Gettys, Keller, Skove, "Física clásica y moderna", McGrawHill, 1996.

  Libros específicos de problemas:

  • V. López Rodriguez, Mª M. Montoya, "Física para informática (problemas resueltos)", Sanz y Torres, Madrid, 1996, (2ª Edicición 2001).
  • V. G. Serrano y otros, "Electricidad y Magnetismo: estrategias para la resolución de problemas y aplicaciones", Pearson Education, México 2001.

• Materiales de Clase

  

  • MC-F-001. Tema 1: Vectores, sistemas de coordenadas e integrales
  • MC-F-002. Tema 2: Campo electrostático en el vacío
  • MC-F-003. Tema 3: Potencial eléctrico
  • MC-F-004. Tema 4: Campos electrostáticos en medios materiales
  • MC-F-005. Tema 5: Corriente eléctrica y fuerza electromotriz
  • MC-F-006. Tema 6: El campo magnético
  • MC-F-007. Tema 7: Fuentes del campo magnético
  • MC-F-008. Tema 8: Inducción electromagnética

• Ejercicios, Proyectos y Casos

  

  • EP-F-001. Tema 1 / Hoja 1: Problemas de Vectores
  • EP-F-002. Tema 1 / Hoja 2: Problemas de Sistemas de Coordenadas
  • EP-F-003. Tema 1 / Hoja 3: Problemas de Integrales de Línea, Superficie y Volumen
  • EP-F-004. Tema 2 / Hoja 1: Ejercicios de carga, ley de Coulomb y campo eléctrico
  • EP-F-005. Tema 2 / Hoja 2: Campo eléctrico debido a distribuciones continuas de carga
  • EP-F-006. Tema 2 / Hoja 3: Ejercicios de flujo eléctrico y ley de Gauss
  • EP-F-007. Tema 3 / Hoja 1: Ejercicios de potencial y energía eléctrica
  • EP-F-008. Tema 4 / Hoja 1: Ejercicios de dieléctricos y conductores
  • EP-F-009. Tema 5 / Hoja 1: Corriente y fuerza electromotriz
  • EP-F-010. Tema 6 / Hoja 1: Ejercicios de campo magnético
  • EP-F-011. Tema 7 / Hoja 1: Ejercicios de la ley de Biot-Savart y de la ley de Ampère

• Pruebas de Evaluación

  

  Descripción	Tipología	Eval. Final	Recuperación	%
  Primer examen parcial	Examen escrito	No	Sí	15
  Calificación mínima	0
  Duración	2 horas
  Fecha realización	29 de Marzo de 2010
  Condiciones recuperación	En el examen final
  Observaciones	Ver observaciones generales
  Segundo examen parcial	Examen escrito	No	Sí	35
  Calificación mínima	0
  Duración	2 horas
  Fecha realización	3 de mayo de 2010
  Condiciones recuperación	En el examen final
  Observaciones	Ver observaciones generales
  Tercer examen parcial	Examen escrito	No	Sí	50
  Calificación mínima	5
  Duración	2 horas
  Fecha realización	31 de mayo de 2010
  Observaciones	Ver observaciones generales
  TOTAL	100

• Guía de Aprendizaje

  

  • Aquí puede descargarse la Guía de Aprendizaje en formato pdf.

• Sobre el Profesor

  

  Andrés Prieto Gala   Catedrático de Electromagnetismo Departamento de Ingeniería de Comunicaciones   Más información

  José Antonio Pereda Fernández   Profesor Titular de Universidad Departamento de Ingeniería de Comunicaciones   Más información

  Ana Grande Sáez   Doctor por la Universidad de Cantabria Departamento de Ingeniería de Comunicaciones   Más información

  Óscar González Rodríguez   Doctor por la Universidad de Cantabria Departamento de Ingeniería de Comunicaciones   Más información

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