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UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA


Feb 2010

Departamento de Física
Profesor: Jaime Villalobos
Fundamentos de Electricidad y Magnetismo
Código 1000017/22 Créditos 4

METODOLOGÍA: Dos horas semanales de clase magistral, dos horas semanales de taller de ejercicios relacionados con el tema tratado en la clase magistral y dos horas semanales de laboratorio.

VISIÓN GENERAL: Leyes de la Naturaleza, Leyes del Electromagnetismo, Ecuaciones de Maxwell, Ley de Lorentz, Campos Eléctrico y Magnético, Ondas, Energía, Espectro electromagnético.

1.
CARGA Y CAMPO ELÉCTRICO: La carga eléctrica y sus propiedades. Conductores y aislantes. Ley de Coulomb. Campo eléctrico de una carga puntual. Principio de superposición. Líneas de campo eléctrico de una carga puntual y de una distribución discreta de cargas.
2. MOVIMIENTO DE CARGAS EN CAMPOS ELÉCTRICOS, DISTRIBUCIONES CONTINUAS DE CARGA Y LEY DE GAUSS. Cargas eléctricas en campos eléctricos. Dipolo eléctrico. Dipolos eléctricos en campos eléctricos. Campo eléctrico de distribuciones continuas de carga. Flujo de campo eléctrico. Ley de Gauss. Aplicaciones de la Ley de Gauss.
3.
POTENCIAL ELÉCTRICO (PARTE I): Definición de potencial. Diferencia de potencial en un campo eléctrico. Trabajo y potencial. Potencial de una carga puntual y de una distribución discreta de cargas. Relación entre potencial y campo eléctrico.
4.
POTENCIAL ELÉCTRICO (PARTE II): Potencial de una distribución continua de cargas. Obtención del campo eléctrico a partir del potencial. Conductores en equilibrio electrostático. Energía potencial eléctrica de un sistema de cargas.
5.
CONDENSADORES: Definición. Cálculo de la capacitancia. Energía almacenada en un condensador. Densidad de energía. Condensadores en serie y en paralelo. Condensadores en dieléctrico.
6.
CORRIENTE ELÉCTRICA: Definición. Resistencia y Ley de Ohm. Potencia eléctrica. Fuerza electromotriz. Circuitos eléctricos de corriente continua. Reglas de Kirchhoff. Circuito RC.
7.
CAMPO MAGNÉTICO: Definición. Movimientos de partículas cargadas en campos magnéticos. Fuerza sobre alambres conductores de corriente. Torque sobre una espira de corriente. Efecto Hall. Aplicaciones.
8.
FUENTES DE CAMPO MAGNÉTICO: Ley de Biot-Savart. Ley de Ampere. Cálculo de campos magnéticos. Aplicaciones. Flujo magnético. Ley de Gauss del magnetismo. Magnetismo en la materia.
9.
LEY DE INDUCCIÓN DE FARADAY: Fuerza electromotriz inducida. FEM de movimiento. Ley de Lenz. Campo eléctrico inducido. Generadores y motores. Corrientes parásitas.
10.
OSCILADORES ELECTROMAGNÉTICOS: Inductancia. Energía almacenada en un campo magnético. Circuito RL. Circuito LC. Circuito RLC. Resonancia.
11.
CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA: Fuentes de corriente alterna. Diagrama de fasores. Resistencia, capacitancia e inductancia con corriente alterna. Circuito RLC alimentado con corriente alterna. Potencia. Transformadores. Filtros.
12. INTRODUCCIÓN A LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS: Descripción matemática de los pulsos viajeros y las ondas. Función de onda. Ecuación de onda. Corriente de desplazamiento. Radiación de una carga que acelera. Ecuaciones de Maxwell. Función de onda y ecuación de onda para los campos eléctrico y magnético. Ondas electromagnéticas. Energía transportada por una onda electromagnética. Vector de Poynting. Espectro electromagnético.

MATERIAL BIBLIOGRÁFICO PARA CONSULTA
Físicas de Serway, Resnick, Sears, Fishbane, Tipler
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