Profesor | Francisco Javier Reyes Mora | lu mi vi | 18 a 20 |
Ayudante | Mildred Desiree Monterrubio Gámez |
ELECTROMAGNETISMO I
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CLAVE: 0419 MODALIDAD: Curso
CUARTO SEMESTRE CARÁCTER: Obligatorio
CRÉDITOS: 12 REQUISITOS: Mecánica Vectorial, Cálculo Diferencial e Integra I, Cálculo Diferencial e Integral II, Cálculo Diferencial e Integral III
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HORAS POR CLASE TEÓRICAS: 2
HORAS POR SEMANA TEÓRICAS: 6
HORAS POR SEMESTRE TEÓRICAS: 96
FORMATO DE LA CLASE:
El formato que estamos usando para esta clase y ha funcionado bastante bien, tanto para los estudiantes como para la ayudante y para mí, ha sido usar Google Classroom, a pesar de que no está especificado en los horarios, la clase será con formato VIRTUAL, y lo seguirá siendo a menos que las condiciones de salud cambien. Una vez que se inscriban yo les doy los permisos para usar la sesión de este semestre 2022-2, así como el material y los horarios de clase. Las clases se graban para que aquellos que no tienen acceso a internet en todo momento puedan consultarlas cuando puedan.
El día 14 de febrero de 2022 a la hora de clase (18:00-20:00 hrs) tendremos una reunión para definir algunos términos de la clase y aclarar dudas, en enlace de la videollamada será:
https://meet.google.com/qzt-ehqs-osh?authuser=1&ijlm=1641860226136
Escríbanme a vosjhod@gmail.com o franciscojreyes1985@ciencias.unam.mx para darles acceso a la sala, cuando me escriban, en cada correo que envíen pongan como asunto “Electromagnetismo_8137_2022-2”. El código de la clase será r4kezv3:
https://classroom.google.com/c/NDUyMTg3OTU0MTg3?cjc=r4kezv3
Objetivos
A partir de la descripción de resultados experimentales sobre los fenómenos electromagnéticos se identifican los conceptos clave, se formulan los principios básicos, se desarrollan métodos de análisis y se estudian sus aplicaciones.
Metodología de la enseñanza
La temática del curso es desarrollada por el profesor. Dado que existe un curso de Laboratorio de Electromagnetismo, se recomienda que el profesor de teoría y el del laboratorio estén en constante comunicación de forma que se pueda desarrollar un curso teórico-experimental. Se debe establecer un programa de simulaciones numéricas que permitan al estudiante dominar este campo.
Evaluación del curso
Exámenes, tareas, lecturas, reportes de ellas y exposiciones.
Temario
1. FUERZAS ENTRE CUERPOS ELÉCTRICAMENTE CARGADOS EN REPOSO 10 hrs
1.1 Formas de electrización. Aislantes y conductores.
1.2 Ley de Coulomb.
1.3 Principio de superposición.
1.4 Campo eléctrico.
1.5 Líneas de campo eléctrico.
1.6 Flujo eléctrico.
1.7 Ley de Gauss.
1.8 Divergencia de una función vectorial.
1.9 Teorema de Gauss y la forma diferencial de la Ley de Gauss.
2. ENERGÍA DE CUERPOS ELÉCTRICAMENTE CARGADOS EN REPOSO 8 hrs
2.1 Energía potencial de una carga en presencia de una distribución de cargas.
2.2 Potencial electrostático. Superficies equipotenciales.
2.4. Gradiente de una función escalar y obtención del campo eléctrico a partir del
potencial eléctrico.
2.5 Energía de una distribución de cargas.
2.6 Densidad de energía electrostática.
2.7 Conductores cargados.
2.8 Condensadores. Capacitancia.
3. CAMPOS ELECTROSTÁTICOS EN MEDIOS DIELÉCTRICOS 8 hrs
3.1 Dieléctricos.
3.2 Momentos de una distribución de carga.
3.3 Momentos dipolares inducidos y permanentes.
3.4 Polarización y susceptibilidad eléctrica. Densidades de carga libre y
polarización.
3.5 Ley de Gauss en medios dieléctricos.
3.6 Desplazamiento eléctrico. Constante dieléctrica.
3.7 Condensadores con dieléctricos.
3.8 Densidad de energía electrostática en medios dieléctricos.
4. CARGAS EN MOVIMIENTO 10 hrs
4.1 Movimiento de cargas eléctricas en campos eléctricos externos.
4.2 Corriente eléctrica y densidad de corriente.
4.3 Ley de conservación de la carga eléctrica.
4.4 Resistencia eléctrica. Ley de Ohm.
4.5 Efecto Joule.
4.6 Circuitos eléctricos. Leyes de Kirchhoff.
4.7 Circuitos RC.
5. INTERACCIONES ENTRE IMANES, ENTRE IMANES Y CORRIENTES Y ENTRE CORRIENTES 10 hrs
5.1 Campo magnético y líneas de campo.
5.2 Flujo de campo magnético. Ley de Gauss del magnetismo o la inexistencia
de monopolos magnéticos.
5.3 Momento dipolar magnético.
5.4 Fuerza de un campo magnético sobre cargas eléctricas en movimiento.
5.5 Torca de un campo magnético sobre un momento magnético.
5.6 Ley de Biot - Savart.
5.7 Ley de Ampère.
5.8 Rotacional de una función vectorial.
5.9 Teorema de Stokes y forma diferencial de la Ley de Ampère
5.8 Electroimanes.
6. CAMPOS MAGNETOSTÁTICOS EN MEDIOS MATERIALES 8 hrs
6.1 Movimiento de cargas eléctricas en campos magnéticos y eléctricos.
6.2 Momentos magnéticos permanentes e inducidos.
6.3 Magnetización y susceptibilidad magnética.
6.4 Ferromagnetismo, paramagnetismo y diamagnetismo.
6.5 Corrientes libres y de magnetización.
6.6 Ley de Ampère en medios materiales.
6.7 Campo de intensidad magnética. Permeabilidad.
6.8 Efecto Hall.
7. INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA 10 hrs
7.1 Ley de Lenz - Faraday - Henry.
7.2 Forma diferencial de la Ley de Lenz - Faraday - Henry.
7.2 Generadores y transformadores.
7.3 Energía de un conjunto de circuitos de corriente.
7.4 Autoinductancia e Inductancias mutuas.
7.5 Densidad de energía magnética.
7.6 Circuitos RL.
7.7 Oscilaciones de un circuito LC.
7.8 Circuitos RCL. Impedancia.
7.9 Circuitos de corriente alterna. Transformador.
8. ECUACIONES DE MAXWELL 6 hrs
8.1 Ley de Ampère - Maxwell. Corriente de desplazamiento.
8.2 Propiedades dinámicas del campo electromagnético.
8.3 Ecuaciones de Maxwell.
8.4 La ecuación de onda.
9. ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS 8 hrs
9.1 Ondas electromagnéticas en el vacío. Superposición de ondas.
9.2 Velocidad de propagación. Espectro electromagnético.
9.3 Transversalidad. Polarización.
9.4 Teorema de Poynting.
9.5 Densidades de energía y de flujo de energía.
9.6 Ondas electromagnéticas en medios dieléctricos.
9.7 Índice de refracción.
9.8 Sistemas radiantes.
10. TEORÍA DE LA RELATIVIDAD Y ELECTRODINÁMICA 18 hrs
10.1 Las ecuaciones de Maxwell y las transformaciones de Galileo.
10.2 Experimento de Michelson - Morley.
10.3 Postulados de la Teoría Especial de la Relatividad.
10.4 Transformaciones de Lorentz.
10.5 Algunas consecuencias de las transformaciones de Lorentz. Ejemplos y
paradojas.
10.6 Cinemática relativista: Adición de velocidades; efecto Doppler.
10.7 Cuadrivectores. Tensores. Operaciones tensoriales y tensor de Faraday.
10.8 Dinámica relativista: cuadrivectores de cantidad de movimiento- energía.
10.9 Campo de una carga puntual en movimiento uniforme. Interdependencia del
campo eléctrico y magnético.
Bibliografía básica
· Halliday, Resnick, Walker. Fundamentos de Física. Vol. II, 8ª. Edición, Grupo
Editorial Patria, (2011).
· Lorrain P., Corson, D.R., 1990, Electromagnetism: principles and applications,
W.H. Freeman and Company, (1990).
· Purcell E.M., Electricidad y Magnetismo. Berkeley Physics Course, Vol. 2, Editorial
Reverté, (2001).
· Resnick R., Halliday, D., Krane, S.K., Física, Vol. II, 5ª. edición, Compañía Editorial
Continental, México. (1996).
· Serway R. A. & Jewett J. W, Física II, 3ª. Edición, Thomson Learning, México
(2004).
· Serway, R. A., Electricidad y Magnetismo, Thomson Learning, México (2004).
· Taylor and Wheeler, Space Time Physics, 1966.
· Resnick R. Introducción a la Teoría Especial de la Relatividad, Limusa, México
(1977).
Bibliografía complementaria
· Alonso, M., Finn, E.J., Física, Vol. II: Campos y ondas, AddisonWesley Iberoamericana,
México (1995).
· Ohanian H. C & Markert J. T., Física para Ingeniería y Ciencias, Vol. 2, 3ª. Edición,
Mc-Graw Hill (2009).
· Sears F. W., Zemansky M. W., Young H. D., Freedman R. A., Física Universitaria,
Vol. 2, novena edición, Pearson Education, México (1999).
Historia del Electromagnetismo
· Gamow G., Biografía de la Física. Alianza Editorial. Madrid (1983).
· Ordoñez J., Navarro V. y Sánchez Ron J . M. Historia de la Ciencia. Colección
Austral. Editorial Espasa. Madrid (2003).
· Segrè E. De los Rayos X a los Quarks. Folios Ediciones S. A. México (1983).
· Whittaker E. A History of the Theories of Aether and Electricity. Dover. New
York (1989).