Programa de Electromagnetismo

(3º de Físicas) Grupos B y C

Curso 2006-2007

 

OBJETIVOS.

 

            Conocimiento de las leyes fundamentales de la electrostática y de la magnetostática en el vacío y en medios materiales, de los fenómenos electromagnéticos no estacionarios, las ondas electromagnéticas y la teoría de circuitos.

Previos Matemáticos

Lección 1.   Las cargas eléctricas y su interacción. Aspectos  generales del campo electromagnético

 

1.1       Introducción

1.2       Importancia de la interacción electromag­nética en el mundo físico

1.3       Cargas y corrientes. Ecuación de continui­dad

1.4       Las leyes fenomenológicas de Coulomb y Ampère

1.5       Teorías de acción a distancia y teorías de campo           

1.6       Los campos eléctrico y magnético

1.7       Principio de superposición

1.8       La fuerza de Lorentz

1.9       Determinación  unívoca de un campo vectorial. Teorema de Helmholtz

   

Lección 2.   El campo de las cargas en reposo. El campo electrostático

 

2.1       Introducción

2.2       Propiedades diferenciales del campo electrostático

2.3       Propiedades integrales del campo electrostático. Teorema de Gauss

2.4     El potencial electrostático. Ecuaciones del potencial.

2.5     La condición de equilibrio para con­ductores homogéneos y sus consecuencias.

 

Lección 3.   El campo de las corrientes estacionarias. El campo magnetostático  

 

3.1       Introducción

3.2       Propiedades diferenciales del campo magnetostático

3.3       Propiedades integrales del campo magnetostático. Teorema de Ampère

3.4       El potencial vector         

3.5       Ecuaciones del potencial vector

 

Lección 4.   Lección 4. Desarrollo multipolar del potencial esca­lar. Las fuentes puntuales del campo electrostático  

 

4.1       Introducción

4.2       Desarrollo multipolar del potencial esca­lar de una distribución de carga

4.3       Momentos multipolares

4.4       Potencial y campo creados por un dipolo eléctrico

4.5       Distribuciones de dipolos

 

Lección 5.   Lección 5.   Desarrollo multipolar del potencial vector­. Las fuentes puntuales del campo magnetostático  

 

5.1       Introducción

5.2       Desarrollo multipolar del potencial vector­ correspondiente a una distribución de corrientes

5.3       Multipolos magnéticos

5.4       El dipolo magnético puntual. Introducción del potencial escalar en magnetostática

5.5       Distribuciones de dipolos

 

 

Lección 6.   Campos variables con el tiempo. Inducción electromagnética

  

6.1       Introducción

6.2       El campo electromotor. Definición de  fuerza electromotriz

6.3       Ley de Faraday-Lenz de la inducción electromagnética­

6.4       Inducción electromagnética en circuitos en movimiento

6.5       Coeficientes de inducción. Fórmula de Neumman

   

 

Lección 7.   Ecuaciones de Maxwell. Ondas electromagnéticas

 

7.1       Introducción

7.2       Generalización del teorema de Ampère  para corrientes no estacionarias. Corrien­te de desplazamiento de Maxwell          

7.3       Ecuaciones de Maxwell en el vacío

7.4       Ecuación de ondas. Solución en ondas pla­nas

7.5       Ondas planas con variación temporal armónica

 

 

Lección 8.   Los potenciales electromagnéticos

 

8.1       Introducción

8.2       Los potenciales electromagnéticos. Trans­formaciones de contraste

8.3       Ecuación de ondas para los potenciales. Soluciones retardadas

8.4       Campos de radiación

8.5       Radiación de sistemas sencillos: el dipolo eléctrico y el dipolo magnético

 

 

Lección 9. Ecuaciones del campo electromagnético en medios materiales

 

9.1      Introducción.

9.2    Electrostática y dieléctricos

9.3    El átomo como un dipolo eléctrico

9.4    Los dieléctricos como distribución de dipolos. La polarización P. Susceptibili­dad eléctrica. Permitividad eléctrica

9.5     Campo creado por un dieléctrico polariza­do.

9.6     El vector desplazamiento D.

9.7    Condiciones de frontera entre dieléctricos.

9.8    Algunos efectos eléctricos y mecánicos en dieléctricos.

9.9    Medios conductores.  Conductividad eléctrica.

 

 

Lección 10  Propiedades electromagnéticas de la materia:  punto de vista macroscópico  

 

 

10.1 Introducción

10.2 El átomo como un dipolo magnético

10.3 Imanación M y corrientes de imanación

10.4 La intensidad del campo magnético H.

10.5 Susceptibilidad y permeabilidad magnética.

10.6 Condiciones de frontera para los campos B y H.

10.7 Paramagnetismo, diamagnetismo y ferromagnetismo

10.8 Ecuaciones de Maxwell en presencia de medios materiales. Recopilación.

10.9 Los campos microscopicos

10.10 Sistemas de Unidades.

 

Lección 11. Ondas electromagnéticas en medios materiales

 

11.1     Introducción

11.2     Ecuación de ondas en los medios mate­riales

11.3     Ondas planas monocromáticas en medios no conductores

11.4.     Ondas planas en medios conductores

11.5.     Reflexión y transmisión en una interfase plana entre dos medios.

 

 

 

Lección 12. La energía electrostática  

 

12.1     Introducción

12.2     Energía de una carga en presencia de un campo eléctrico exterior

12.3     Energía electrostática de un sistema de cargas puntuales

12.4                           Energía electrostática de una distribución de cargas

12.5     Energía en función de los campos. Densidad de energía

12.6     Energía de un dipolo eléctrico            

12.7     Energía de Polarización

 

 

Lección 13.      La energía magnética  

 

13.1     Introducción

13.2     Aspectos energéticos de las corrientes eléctricas

13.3     Energía magnética

13.4     Energía de un sistema de corrientes filiformes estacionarias

13.5     Energía de una distribución de corrien­tes. Densidad de energía magnética

13.6     Energía de un dipolo magnético

13.7     Energía de imanación en los medios mate­riales

 

 

Lección 14.      La energía electromagnética

 

14.1     Introducción

14.2     Conservación de la energía. Teorema de Poynting y vector de Poynting

14.3     Teorema de Poynting para campos armónicos. Expresión compleja

14.4     Energía radiada por un dipolo eléctrico y un dipolo magnético

 

 

Lección 15.      Las fuerzas y el momento del campo electromagnético

 

15.1     Introducción

15.2     Las fuerzas en el campo electrostático

15.3     Las fuerzas en el campo magnetostático

15.4     El momento del campo electromagnético. Teorema de conservación

 

 

Lección 16. Teoría del potencial en electrostática

 

16.1     Introducción

16.2     El problema electrostático. Unicidad de la solución

16.3     La solución  formal, mediante la función de Green, del problema electrostático con               

          condiciones de contorno

16.4     El método de las imágenes

16.5     El método de separación de variables

 

Lección 17.      Transición de las ecuaciones de Maxwell a la teoría de circuitos

 

17.1     Introducción

17.2     El concepto de parámetro. Parámetros localizados y parámetros distribuidos

17.3     De las ecuaciones de Maxwell a las leyes de Kirchhoff

17.4     El caso particular de la corriente continua

 

Lección 18.      Circuitos con corrientes que varían lentamente con el tiempo. La corriente alterna

 

18.1     Introducción

18.2     Régimen transitorio

18.3     Circuitos en régimen alterno. Régimen estacionario

18.4     La potencia en corriente alterna. Potencia activa y potencia reactiva

18.5     El fenómeno de la resonancia

 

Lección 19.Teoremas de Redes Lineales

 

19.1     Introducción

19.2     Nociones fundamentales

19.3     Análisis de Redes. Método de nudos y  método de mallas

19.4     Teoremas de redes: Teorema de Thevenin y teorema de Norton

 

 

Lección 20.      Líneas de Transmisión y guías de ondas

 

20.1     Introducción

20.2     Concepto de modo. Clasificación de los modos

20.3     Líneas de transmisión. Propagación entre dos planos paralelos.

20.4     Estudio elemental de una guía rectan­gular

20.5     Parámetros característicos

20.6     Cavidades resonantes.

 

 

 

 

BIBLIOGRAFIA

 

-   D.J. Griffiths, Introduction to electrodynamics, Prentice Hall 1981.

-    F. Pomer, Electromagnetisme Bàsic, Universitat de València, 1993.

-    F. Oria y V. Company. Problemas sobre el campo electromagnético. Ed. Ecir (Valencia)

-   J.R.Reitz, F.J.Milford y R.W.Christy, Fundamentos de la teoría Electro­magnética, Addison-Wesley Iberoamericana, 1986.

-   R.K. Wangness, Campos electromagnéticos, Limusa 1983.

-        R. Feynman, R.B. Leighton y M. Sands, Física (Volumen II: electromagnetismo y materia), Addison-    Wesley Iberoamericana, 1987.

-      S. Marshall, R. Dubroff and G. Skitek, Electromagnetismo, conceptos y aplicaciones. Prentice Hall 1997.

-      J. Vanderlinde, Classical electromagnetic theory, John Wiley & Sons, 1993.