Encabezado Facultad de Ciencias
Presentación

Física (plan 2002) 2022-1

Séptimo Semestre, Electromagnetismo II

Grupo 8254, 40 lugares. 17 alumnos.
Profesor Juan Adrián Reyes Cervantes lu mi vi 8 a 10
Profesor Guillermo Reyes Valencia
Ayudante Oswaldo Adapta García

 
Electromagnetismo II
J. Adrian Reyes y Guillermo Reyes
Dpto de Física Química. Instituto de Física,
Universidad Nacional Autónoma de México.
  • Los interesados pueden unirse a la tercera reunión: lunes 30 de agosto de 8 a10 a.m. en la siguiente liga: https://meet.google.com/qmd-dbqq-dxt?authuser=0
  • Favor de enviar un mail a la cuenta adrian@fisica.unam.mx para ser agregados a la plataforma de classroom de la materia y recibir informacion.

Objetivos

Mostrar al estudiante la teoría electromagnética a través de las
discusión individual de los fenómenos particulares eléctricos y
magnéticos para posteriormente discutir la interacción entre estos
y dar lugar a una descripción matemática unificada del electromagnetismo,
en el vacío y en medios materiales. Identificar las propiedades dinámicas
del campo electromagnético incluyendo las leyes de conservación
correspondientes, como consecuencia de las leyes del campo y de las
relaciones constitutivas. Estudiar situaciones específicas de electrostática,
magnetostática y electromagnetismo, incluyendo sistemas de radiación, y sus
aplicaciones. Destacar su importancia en un contexto general .

Dinámica de la clase
Se darán sesiones de clases (asíncronas) grabadas y/o se
enviarán videos de la red con duración total aproximada
de tres horas a la semana
Adicionalmente se harán reuniones (síncronas) en la
plataforma Meet dentro del horario del curso de 8 a 10
am lunes, miércoles y viernes, tres horas a la semana en
donde se discutirán los procedimientos y dudas de
contenidos escritos sobre material del curso así como
aclaraciones de dudas que permitan resolver de manera
más sencilla las tareas.

Método de evaluación
Se asignarán tareas en equipos de dos personas. Una
tarea cada dos semanas aproximadamente con ejercicios
acordes con la temática del curso las cuales contarán el 40%
de la calificación total. Se realizarán dos exámenes en equipos
de tres personas en el semestre los cuales valdrán 40% de la
calificación. Habrá una presentación individual de una hora de
duración sobre un tema asignado 15%. La participación en las
discusiones en las reuniones dentro del horario de clase contará
5% de la calificación total. En resumen:
  • Tareas por equipos: 40%
  • Dos exámenes en equipos: 40%
  • Presentación individual: 15%
  • Participación en clase: 5%

TEMARIO
1. Electostática del Vacío
Ley de Coulomb, principio de superposición, campo
eléctrico, ley de Gauss integral, diferencial y condiciones de
frontera. Carácter conservativo del campo electrostático,
potencial electrostático, ecuaciones de Poisson y de Laplace,
densidad de energía y tensor de esfuerzos de Maxwell
electrostático.


2. Diversos métodos de solución de sistemas eletrostáticos
El teorema de unicidad bajo las condiciones de frontera de
Dirichlet y de Neumann. Diversos métodos de solución de
sistemas eletrostáticos. La función de Green para condiciones
de frontera de Dirichlet y de Neumann; método de imágenes, de
funciones analíticas de variable compleja para problemas 2D;
método de solución con funciones armónicas en coordenadas
cartesianas, cilíndricas y esféricas y desarrollo
multipolar.

3. Campo electrostático en Medios Materiales
Momentos dipolares permanentes e inducidos.
Polarizabilidad, Polarización y susceptibilidad
eléctrica, Cargas libres y cargas de polarización, ley
de Gauss en medios dieléctricos,3. Campo eledtrostátio en
Medios Materiales. El campo de desplazamiento eléctrico.
Permeabilidadeléctrica y dieléctrica, Problemas de electrostática en
presencia de dieléctricos y conductores, densidad de
energía y tensor de esfuerzos de Maxwell en presencia de
dieléctricos, Momentos dipolares permanentes e inducidos.
Polarizabilidad, Polarización y susceptibilidad eléctrica,
Cargas libres y cargas de polarización, ley de Gauss en
medios dieléctricos.El campo de desplazamiento eléctrico.
Permeabilidad eléctrica y dieléctrica, problemas de
electrostática en presencia de dieléctricos, conductores
y condensadores.


4. Campos magnéticos en el vacío
Fuerza de Lorentz, campo de inducción magnética, ley de
Biot y Savart.4. Campos magnéticos en el vacío
Corrientes estacionarias, ley de Ampère en sus formas
integral, diferencial y de condiciones de frontera,
inexistencia de monopolos magnéticos, potencial
vectorial magnético. Transformaciones de norma.
Ecuación de Poisson, desarrollo multipolar. Torcas,
fuerzas y energías de momentos dipolares.


5. Campos magnéticos en Medios Materiales
Medios diamagnéticoos, paramagnéticos y
ferromagnéticos. momentos magnéticos dipolares
inducidos y permanentes. magnetización, corrientes
libres y corrientes de magnetización, ley de Ampère en
medios permeables, campo de intensidad magnética.
susceptibilidad magnética y permeabilidad magnética,
ferromagnetismo. histéresis.

6. Inducción electromagnética
Fuerza electromotriz, inducción electromagnética. ley de
Faraday-Lenz-Henry en sus formas
fenomenológica,integral, diferencial y de condiciones de
frontera, Inductancia. Inductancia mutua y autoinductancia,
Energía almacenada en un sistema de solenoides con
corrientes estacionarias. densidad de energía y tensor de
esfuerzos de Maxwell en el campo magnetostático.


7. Ecuaciones de Maxwell para los campo electromagnéticos
Ley de Gauss eléctrica y magnética con fuentes y campos
variables en el tiempo, ley de Faraday-Lenz, conservación de
carga eléctrica, corriente de desplazamiento. Ley de Ampère-
Maxwell, Potenciales vectorial y escalar.Transformaciones de norma
transversal o de Coulomb y deLorentz, ecuaciones de onda para los
campos de fuerza, teorema de Poynting, densidad de energía del campo
electromagnético yvector de Poyting. balance de cantidad de movimiento.
densidadde cantidad de movimiento y tensor de esfuerzos de Maxwell.

8. Ondas electromagnéticas en el vacío.
En el vacío: velocidades de fase y de transporte de energía;
transversalidad y polarización, en medios dieléctricos: índice de
refracción; velocidades de fase y de transporte de energía,
birefringencia, leyes de reflexión y refracción, ecuaciones de
Fresnel; efectos de polarizaciónm reflexión total interna;
ondas evanescentes, en medios conductores: atenuación y
profundidad de la piel; efectos de disipación.

9. Ondas electromagnétcas confinadas.
Guías de onda: ondas transversales electromagnéticas;
ondas transversales eléctricas y transversales
magnéticas; transmisión y atenuación; fibras ópticas,
cavidades de resonancia: paralelepípedo rectángulo.
cilindro, valor Q.


10. Radiación electromagnética
Plano con corrientes oscilantes como fuente de ondas planas,
línea con corrientes oscilantes como fuente de ondas
cilíndricas, Solenoide recto con corrientes oscilantes como
fuente de ondas cilíndricas, función de Green retardada,
dipolo de Hertz eléctrico y magnético, antenas, partículas
cargadas aceleradas, potenciales y campos de Liènar-
Wiechert.

Bibliogarfía

  • Reitz, J.R., Milford, F.J., Christy, R.W., 1979, Foundations of electromagnetic theory, Addison Wesley Pub. Co., Reading, Mass, USA.
  • Lorrain, P., Corson, D.R., 1970, Electromagnetic fields and waves, W.H. Freeman and Company, San Francisco, USA.
  • Jelimenko, O.D., 1966, Electricity and magnetism, Appleton Century Cooft Meredith Corporation, N.Y., USA.
  • Vanderlinde, J., Classical elctromagnetic theory, 1993, John Wiley & Sons, Inc. New York, USA.
  • Cook, D.M., 1975, The theory of the electromagnetic field, Prentice Hall, Inc. Englewoods Cliffs, New York, USA.
  • Wangsness, R.K., 1979, Electromagnetic fields, John Wiley & Sons, Inc. New York, USA.
  • Clemow, P.C., 1973, An introduction to electromagnetic theory, Cambridge University Press, USA.
  • Hauser, W., 1971, Introduction to the principles of electromagnetism, Addison Wesley Pub. Co., Reading, Mass, USA.
  • Shadowitz, A., 1988, The electromagnetic field. (Dover Books on Physics)

 


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