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Asignaturas


Física III-1: Electromagnetismo I

Descripción
Asignatura teórica experimental de nivel básico que presenta los principios y leyes del electromagnetismo.
 
Créditos: 4 Horas teóricas: 3 Horas prácticas: 1 Horas LAB.: 2 Calidad: obligatoria
 
Resultados de aprendizaje esperados
Al terminar exitosamente el curso, el alumno será capaz de:
Conocer y comprender los principios y las leyes del electromagnetismo y su aplicación a sistemas simples.
Definir operacionalmente, calcular y medir las magnitudes físicas asociadas a sistemas electromagnéticos.
Enunciar y aplicar los principios y las leyes que describen los procesos en sistemas electromagnéticos.
Realizar y analizar experiencias relacionadas con sistemas electromagnéticos.
 
Contenidos
Módulo I
§ Carga eléctrica y Ley de Coulomb: Introducción. Carga eléctrica. Conductores y aislantes. Ley de Coulomb. Cuantización y conservación de la carga. Estructura eléctrica de la materia.Estructura atómica.
§ Campo eléctrico: Campos. Campo eléctrico. Campo eléctrico de cargas puntuales. Líneas de fuerza. Campo eléctrico de distribuciones de carga continua. Carga puntual en un campo eléctrico. Dipolo en un campo eléctrico. Multipolos eléctricos.
§ Ley de Gauss: Flujo de un campo vectorial: Flujo de un campo eléctrico. Ley de Gauss. Ley de Gauss en forma diferencial. Conductor cargado aislado. Aplicaciones de la ley de Gauss. Ensayo experimentales de la ley de Gauss y ley de Coulomb. El modelo nuclear del átomo.
§ El potencial eléctrico: La electrostática y la fuerza gravitatoria.Energía potencial eléctrica. Potencial eléctrico. Calculo del potencial a partir del campo eléctrico. El potencial eléctrico debido a la carga puntual. Potencial eléctrico debido a un conjunto de cargas puntuales. Potencial eléctrico debido a una distribución continua de cargas. Superficies equipotenciales. Calculo del campo eléctrico a partir del potencial eléctrico. Un conductor aislado. El acelerador electroestático.
§ Condensadores y dieléctricos: Capacitancia. Calculo de la capacitancia. Condensadores en serie y en paralelo. Almacenamiento de energía en un campo eléctrico. Condensador con dieléctrico. Dieléctricos: un examen atómico. Polarización de la materia. Desplazamiento eléctrico. Calculo de la susceptibilidad eléctrica. Los dieléctricos y la ley de Gauss.

Módulo II
§ Corriente y resistencia:  Corriente eléctrica.  Densidad de corriente. Resistividad, resistencia y conductividad. La ley de Ohm. La ley de Ohm: visión microscópica. Transferencia de energía en un circuito eléctrico. Semiconductores. Superconductividad. Circuitos de corriente continua: Fuerza electromotriz. Calculo de la corriente eléctrica en un circuito cerrado simple.Diferencia de potencial. Resistores en serie y en paralelo. Circuitos de mallas mutiples. Instrumentos de medición. Circuitos RC.
§ El campo magnético: Introducción. El campo magnético B. La fuerza magnética sobre un carga en movimiento. Carga en movimiento circunsferencial. Movimiento de una carga en un campo magnétic. Ejemplos de particulas cargadas en un campo magnético. El efecto Hall. La fuerza magnética sobre una corriente. Torque sobre una espira de corriente. El dipolo magnético.
§ La ley de Ampere: La ley de Biot-Savart. Aplicaciones de la ley de Biot-Savart. Las líneas de campo magnético. Dos conductores paralelos. La ley de Ampere. La ley de Ampere en forma diferencial. Solenoides y toroides. El electromagnetismo y los marcos de referencia.
§ La ley de inducción de Faraday: Los experimentos de Faraday. La ley de inducción de Faraday. La ley de Lenz. Fuerza electromotriz inducida “fem”. Campos eléctricos inducidos. El Betatrón. La inducción y el movimiento relativo.
§ Propiedades magnéticas de la materia: La ley de Gauss para el magnetismo. Magnetismo atómico y nuclear. Magnetización. Materiales magnéticos. El magnetismo de los planetas.

Laboratorios:
Temas recomendados: Ley de Coulomb.Ley de Ohm. Potenciometro. Descarga de un capacitor (Circuito RC). Efecto Hall. Determinación de e/m de un electrón.
 
Metodología
§ Se contempla 3 horas de cátedra semanales.
§ 1 hora semanal de práctica en que se resuelven  y discuten problemas relacionados con los diferentes tópicos de la asignatura.
§ 2 horas semanales de laboratorio donde se realizan y analizan experimentos para  encontrar o verificar leyes y modelos.
 
Bibliografía
Texto guía: 
§ R. Resnick, D. Halliday y K. Krane“Física”, Vol II. CECSA, 1993
Texto de apoyo:
§ R. A. Serway: “Física”. Vol. II. Mc Graw-Hill, 1997
§ G. Rizzoni. “Priciples ans applications of electrical engineering”. Irwin Inc., 1993




2013 Departamento de Física - Udec