Física (plan 2002) 2022-2

Cuarto Semestre, Electromagnetismo I

Programa de electromagnetismo I

Reunión por ZOOM recurrente, lunes 14 de Febrero de 2022 a las 12:00 hrs.

ID de la reunión: 83799908567

Código de acceso 432134

En este curso se llevará como texto el libro de Purcell y Morin, cubriendo el temario oficial con el siguiente orden, de acuerdo al libro:

1. Algo de historia. Cargas eléctricas en reposo. Definición de carga eléctrica, ley de Coulomb, conservación, invariancia de y cuantización de la carga eléctrica. Definición de campo eléctrico. Definición de flujo de campo eléctrico. Ley de Gauss. Campos eléctricos producidos por una línea, plano y esferas de carga. Energía almacenada en el campo eléctrico.
2. Integral de línea del campo eléctrico. Definición de potencial eléctrico, gradiente de un escalar, divergencia y rotacional de vectores. Ley de Gauss en forma diferencial (1ª. Ecuación de Maxwell). Integral cerrada de línea del campo eléctrico (2ª. Ecuación de Maxwell). Ecuaciones de Poisson y de Laplace.
3. Conductores y aislantes. Campos eléctricos en presencia de metales. Teoría de imágenes. Capacitores.
4. Cargas en movimiento. Corriente y densidad de corriente eléctrica. Conductividad eléctrica y la ley de Ohm. La física de la conducción. Circuitos eléctricos. Fuerza electromotriz. Circuitos eléctricos con voltaje, resistencia y condensadores.
5. Campo eléctrico producido por cargas en movimiento. Necesidad de usar la relatividad especial para entender los experimentos de Oersted. ¿Un nuevo campo? Interacción entre cargas en movimiento.
6. Campo magnético. Propiedades de este nuevo campo. Vector potencial. Ley circuital de Ampere. No hay monopolos magnéticos. 3ª y 4ª ecuaciones de Maxwell. Transformaciones de campo eléctrico y magnético ante cambio de sistemas de referencia inerciales. Efecto Hall clásico.
7. Movimiento de una espira en un campo magnético variable. Ley de inducción universal de Faraday. Inductancia mutua. Autoinductancia. Circuitos eléctricos con autoinductancia. Energía almacenada en el campo magnético.
8. Circuitos eléctricos con corriente variable.
9. Corriente de desplazamiento de Maxwell. Las cuatro ecuaciones de Maxwell. Ondas electromagnéticas. Energía transportada por las ondas electromagnéticas, vector de Poynting.

Dinámica del curso

Se llevaran a acabo clases teóricas sobre cada tema y ejercicios que complementen el conocimiento adquirido.

Comentarios

El libro de Purcell inicia los capítulos con descripción de experimentos que serán explicados en el desarrollo del tema correspondiente. Al final Purcell nos presenta un resumen del material visto en el capítulo y presenta problemas (resueltos en el capítulo 12) además de ejercicios a resolver por el estudiante.

El libro de Purcell tiene unos apéndices sumamente interesantes que auxilian al lector para entender mejor la teoría: Transformación entre unidades del SI y cgs, Relatividad especial y Superconductividad, entre otros.

Calificación

Se dejarán 5 ejercicios al terminar cada capítulo, hasta el capítulo 9, que se entregarán en fechas convenidas con los estudiantes que cuyo promedio dará la calificación final. Se respetarán las fechas de exámenes de 1ª y 2ª vuelta para aquellos que deseen reponer tareas o presentar un examen final.

La tarea del capítulo 8 es opcional y para los que la entreguen sólo les podrá subir su calificación, sin perjuicio para quienes no la entreguen.

Bibliografía

• Purcell E.M. and Morin D.J., Electricity and Magnetism, Berkeley Physics Course, Vol. 2, Cambridge University Press, 3th ed., (2013).

Complementos

• Feynman R.P., Leighton R.B. and Sands M., The Feynman Lectures on Physics, Addison-Wesley, 2ª. Ed., 1966.
• Griffiths D.J., Introduction to Electrodynamics, Prentice Hall, 3th ed., 1999.
• Halliday, Resnick, Walker, Fundamentos de Física. Vol. II, 8ª. Edición, Grupo Editorial Patria, 2011.
• Taylor and Wheeler, Space Time Physics, 1966.
• Resnick R. Introducción a la Teoría Especial de la Relatividad, Limusa, México (1977).