CURSO ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO CNF-262
Semestre 2013-1
Instituto de Física
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Universidad de Antioquia
I. OBJETIVOS
El objetivo fundamental es comenzar en el régimen electrostático y magnetostático y luego llegar las ecuaciones de Maxwell en el vacío.
Presentar los principios básicos y leyes fundamentales de la electricidad y el magnetismo desde un punto de vista clásico. Incentivar en el estudiante la habilidad de aplicar estos principios y leyes a problemas de electrostática, magnetostática y electromagnetismo.
Dar al estudiante, a través de problemas y lecturas complementarias, una visión completa sobre el enorme campo de aplicaciones de los conceptos y leyes expuestas.
II. CONTENIDO
Primera Unidad: Electrostática
1. Carga eléctrica y campo eléctrico (2 clases).
Carga eléctrica, cuantización de la carga, Ley de Coulomb, campo eléctrico, líneas de campo.
Campo eléctrico de distribuciones de cargas, ejemplos.
2. Ley de Gauss (2 clases).
Lineas de campo eléctrico, carga y flujo eléctrico, Ley de Gauss.
Aplicaciones, campos en conductores.
3. Potencial eléctrico (2 clases).
Energía potencial eléctrica, energía de un sistema de cargas, Potencial eléctrico, cálculo de potenciales.
Superficies equipotenciales, potencial y campo eléctrico, gradiente del potencial.
4. Capacitancia y Dieléctricos (3 clases).
Capacitores y capacitancia, capacitores en serie y paralelo, energía almacenada.
Dieléctricos, polarización, suceptibilidad, modelo de carga inducida.
Ley de Gauss en los dieléctricos.
Segunda Unidad: Magnetostática
1. Corriente, Resistencia y fuerza electromotriz (3 clases).
Corriente eléctrica, resistividad y resistencia, fuerza electromotriz y circuitos.
Energía y potencia en circuitos, modelo de conducción eléctrica, reglas de Kirchhoff.
Instrumentos de medición eléctrica, circuitos RC.
2. Campo magnético y fuerzas magnéticas (2 clases).
Magnetismo, campo magnético, líneas de campo y flujo magnético, movimiento de partículas cargadas en un campo magnético.
Fuerza magnética sobre un conductor con corriente, motor de corriente continua, Efecto Hall.
3. Fuentes de campo magnético (2 clases).
Campo magnético de una carga en movimiento, campo magnético de una corriente en un conductor.
Cálculo de campos magnéticos de corrientes, fuerzas entre corrientes rectilíneas.
4. Ley de Ampere (3 clases).
Circulación de un vector, Ley de Ampere, aplicaciones.
Magnetización de la materia, corrientes de magnetización.
Materiales magnéticos.
Tercera Unidad: Electrodinámica
1. Inducción electromagnética (2 clases).
Ley de Faraday, Ley de Lenz, Fuerza electromotriz de movimiento.
Campos eléctricos inducidos, corrientes parasitas.
2. Inductancia (2 clases).
Inductancia mutua, autoinductancia e inductores, energía de campo Magnético.
Circuito RL, circuito LC, circuito RLC en serie.
3. Corriente alterna (2 clases).
Fasores y corriente alterna, resistencia y reactancia, potencia.
Circuito RLC forzado, resonancia, transformadores.
4. Ecuaciones de Maxwell (3 clases).
Corriente de desplazamiento, ecuaciones de Maxwell en forma integral.
Divergencia de una función vectorial, el Laplaciano, rotacional de una función vectorial, teorema de Stokes.
Ecuaciones de Maxwell en forma diferencial, el vector potencial, transformaciones Gauge.
III EVALUACIÓN
Tres exámenes parciales del 25 % cada uno, tres quices del 5% cada uno y un seguimiento del 10 %.
IV BIBLIOGRAFÍA
Purcell E. M. Electricity and Magnetism, Berkeley Physics Course Vol. 2. Mc Graw Hill. 1965.
537/P985e
Sears, Zemanski, Young & Freedman, Física Universitaria Vol. 2. Pearson Addison-Wesley, 11 ed, 2004.
530/S439 2004 v2
Alonso & Finn. Física, Campos y Ondas vol. 2. Addison-Wesley. 1998.
530/A454 v2
V BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA
Feynman R. P., Leighton R. B., Sands, M. The Feynman Lectures on Physics, Vol. 2. Addison-Wesley. 1964.
530/F435L v2
Física para Ciencias e Ingenierias Vol II.R. A. Serway, 6a ed. (2005).
530/S492 2009 v2
Física, Vol 2. Robert Resnick, David Halliday y Kenneth Krane. 4a ed. (2002).
530/R434f 2002 v2
Física Clásica y Moderna. W.e. Gettys, Mcgraw-hill / Interamericana De España, S.a., 1991,
530/G394f
Cursos de Electricidad y Magnetismo en internet (vídeos)
Oscilaciones y Campos. Alonso Sepúlveda S. Ude@.
http://zonaudearroba.udea.edu.co/showcategoria.html?selector=42&categoria=42
Curso “Electricity and Magnetism”, MIT.
http://ocw.mit.edu/courses/physics/8-02sc-physics-ii-electricity-and-magnetism-fall-2010/
http://www.youtube.com/playlist?list=PLC2CEECFD938FD494&feature=plcp
Curso “Fundamentals of Physics II”, Yale University.
http://oyc.yale.edu/physics/phys-201
http://www.youtube.com/watch?v=NK-BxowMIfg&feature=relmfu
Cursos de Electricidad y Magnetismo en internet
Curso del Física II en Ingeniería http://aprendeenlinea.udea.edu.co/lms/moodle/course/view.php?id=111
Curso Interactivo de Física en Internet (Angel Franco García). http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/elecmagnet.htm
Otros recursos
Artículos de divulgación sobre temas afines al curso de Electricidad y Magnetismo (recordar que la revista Investigación y Ciencia es la versión española de Scientific American y la primera aparece 2 meses después de la segunda):
Plásticos que conducen la electricidad. Kaner, Richard B. MacDiarmid, Alan G. Investigación y Ciencia Abril 1988
Trampa de láser para partículas neutras. Chu, Steven. Investigación y Ciencia Abril 1992 .
El rayo. Dwyer, Joseph R. Investigación y Ciencia Julio 2005.
El diboruro de magnesio, superconductor a alta temperatura. Canfield, Paul C. Bud'ko, Sergey L. Investigación y Ciencia Junio 2005.
Claves de la superconductividad a altas temperaturas. Collins, Graham P Investigación y Ciencia Octubre 2009.
Onnes y el descubrimiento de la superconductividad. De Bruyn Ouboter, R. Investigación y Ciencia Mayo 1997
Resistencia de los superconductores de alta temperatura crítica. Bishop, David J. Gammel, Peter L. Huse, David A. Investigación y Ciencia Abril 1993.
Superconductividad a altas temperaturas. Kirtley, John R. Tsuei, Chang C. Investigación y Ciencia Octubre 1996.
Superconductores allende el 1-2-3. Cava, Robert J. Investigación y Ciencia Octubre 1990
Superconductores de alta temperatura. Chu, Paul C. W. Investigación y Ciencia Noviembre 1995
Claves de la superconductividad a altas temperaturas. Collins, Graham P. Investigación y Ciencia Octubre 2009
Resistencia teórica. ¿De dónde le viene a ciertas cerámicas su propiedad superconductora? Yam, Philip. Investigación y Ciencia Febrero 1993
Efecto túnel en superconductores. Escudero, Roberto. Investigación y Ciencia Mayo 2007. http://www.investigacionyciencia.es/files/6638.pdf
Pnicturos de hierro. Nuevos superconductores de alta temperatura crítica. Moreira, Ibério P.R. Illas, Francesc. Investigación y Ciencia Octubre 2009
Un nuevo maglev. Post, Richard F. Investigación y Ciencia Marzo 2000
Nanohilos semiconductores. Arbiol, Jordi. Investigación y Ciencia Septiembre 2009
Avances en semiconductores de arseniuro de galio. Investigación y Ciencia Abril 1990 Brodsky, Marc H.
Transistores de arseniuro de galio. Investigación y Ciencia Octubre 1987 Frensley, William R
Electrónica del grafeno. González Carmona, J. Hernández, M.ª A. Guinea, Investigación y Ciencia Septiembre 2010
Un siglo de memorias magnéticas. Livingston, James D. Investigación y Ciencia Enero 1999
La evolución del campo magnético terrestre. Bloxham, Jeremy Gubbins, David. Investigación y Ciencia Febrero 1990.
Monopolos. Pascual, Pedro Tarrach, Rolf. Investigación y Ciencia Septiembre 1978
Monopolos magnéticos superpesados. Carrigan Jr., R. A. Trower, W. Peter. Investigación y Ciencia Junio 1982.
Escudos magnéticos. Parker, E. N. Investigación y Ciencia Octubre 1983.
Materiales electrónicos y magnéticos. Chaudhari, Praveen. Investigación y Ciencia Diciembre 1986
Fluidos magnéticos. Rosensweig, R. E. Investigación y Ciencia Diciembre 1982
Imanes de plástico. Galaj, S. Le Méhauté, Alain Investigación y Ciencia Enero 1993
Metales que se comportan como plásticos. Torres Villaseñor, G. Investigación y Ciencia Mayo 1997
El Tevatrón. Lederman, Leon M. Investigación y Ciencia Mayo 1991
El próximo Colisionador Lineal. Barish, Barry Walker, Nicholas Yamamoto, Hitoshi. Investigación y Ciencia Abril 2008
El gran colisionador de hadrones. Smith, Ch. Llewellyn Investigación y Ciencia Septiembre 2000
El Gran Colisionador de Hadrones. Collins, Graham P. Investigación y Ciencia Abril 2008 .
Radiación de sincrotrón. Winick, Herman. Investigación y Ciencia Enero 1988
El electrón y su familia. Navarro, Jaume. Investigación y Ciencia Febrero 2013. http://www.investigacionyciencia.es/files/12173.pdf
Campos magnéticos cósmicos. Strassmeier,Klaus. Investigación y Ciencia Julio 2010
La geodinamo. Glatzmaier, Gary A. Olson, Peter. Investigación y Ciencia Junio 2005
La aurora dinámica. Akasofu, Syun-Ichi. Investigación y Ciencia Julio 1989
Rayos cósmicos en las fronteras de la energía. Cronin, James W. Gaisser, Thomas K. Swordy, Simon P. Investigación y Ciencia Marzo 1997
¿Aislante o metal? Tejeda, Antonio Mascaraque, A. Investigación y Ciencia Marzo 2011. http://www.investigacionyciencia.es/files/7138.pdf
Aislantes eléctricos. Oxidos electroópticos. Agulló López, F. Diéguez, E. Investigación y Ciencia Abril 1995
Plásticos conductores. Yam, Philip. Investigación y Ciencia Septiembre 1995
Conductores de cadena lineal. Epstein, Arthur J. Miller, Joel S. Investigación y Ciencia Diciembre 1979
Condensadores. Trotter Jr., D. M. Investigación y Ciencia Septiembre 1988
Electrificación en las tormentas. Williams, Earle R.. Investigación y Ciencia Enero 1989
Gauss. Stewart, Ian. Investigación y Ciencia Septiembre 1977.
Nikola Tesla. Carlson, W. Bernard. Investigación y Ciencia Mayo 2005.
André-Marie Ampère. Williams, L. Pearce. Investigación y Ciencia Marzo 1989
Generación fotovoltaica de electricidad. Chalmers, Bruce. Investigación y Ciencia Diciembre 1976.