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1. IDENTIFICACIÓN DE LA ASIGNATURA.
2. DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA.
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3. OBJETIVOS:
§ Generales: La finalidad principal del curso es que los estudiantes sean capaces de analizar y entender las bases teóricas de los fenómenos magnéticos y su combinación con los eléctricos, para la conformación de los campos electromagnéticos complejos, con los que se explica el funcionamiento de elementos, dispositivos y avances de la ingeniería eléctrica, electrónica y de comunicaciones; incentivando al mismo tiempo la capacidad de análisis, curiosidad científica, manejo de tecnologías, pensamiento creativo, trabajo en equipo y ética.
§ Específicos: Al finalizar el curso, los estudiantes serán capaces de:
- Estudiar el juego completo de las ecuaciones de Maxwell estáticas y en el tiempo.
4. CONTENIDOS DE LA ASIGNATURA.
- Aplicar las definiciones y las leyes básicas de Magnetostática en la materia en forma eficaz y eficiente, con capacidad de análisis, pensamiento creativo, manejo de tecnologías, capacidad de trabajo en equipo y ética.
- - Distinguir los diferentes tipos de materiales magnéticos de acuerdo a su comportamiento, con capacidad de análisis, pensamiento creativo, curiosidad científica, capacidad de trabajo en equipo y ética.
- - Analizar los fenómenos de acumulación de energía magnética por medio de los cuales se explica el funcionamiento de inductores, con curiosidad científica, manejo de tecnologías, capacidad de trabajo en equipo y ética.
Teoría Electromagnética II es un curso fundamental para las carreras de Ingeniería Eléctrica, Ingeniería Electrónica Ingeniería de Control e Ingeniería de Telecomunicaciones, que sirve de base para asignaturas de la especialidad en las áreas de Conversión de Energía, Líneas de transmisión, Telecomunicaciones y otras aplicaciones industriales. El curso es continuación del curso de Teoría Electromagnética I y se divide en cinco grandes partes principales, que son los Campos Magnetostáticos, los Materiales Magnéticos, los Fenómenos de Inducción, las Ecuaciones de Maxwell con el tiempo y la Onda Electromagnética; dentro de las cuales se exponen y analizan los conocimientos referentes a:
- La recapitulación y definición de los operadores diferenciales aplicables a campos de propagación (Laplaciano y D´Alembertiano)
- El cálculo de campos magnéticos y sus efectos (fuerzas) sobre las cargas en movimiento.
- El análisis de los materiales magnéticos y el cálculo de campos y potenciales magnéticos haciendo énfasis en la magnetización.
- El estudio de los fenómenos de inducción mediante la ley de Faraday y el análisis de inductores y circuitos magnéticos.
- Las ecuaciones de Maxwell en el tiempo y su importancia para desarrollar la teoría de las ondas electromagnéticas.
- La onda electromagnética plana
- Recapitular los operadores diferenciales usados en electromagnetismo, incluyendo aquellos requeridos para la onda electromagnética, y entender su significado físico y su uso en electromagnetismo de acuerdo a las leyes estudiadas, con capacidad de análisis.
5. EVALUACIÓN SUGERIDA.
6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.
Bibliografía primaria:
- CÁRDENAS, DORINDO ELAM. 2021. “Apuntes de Teoría Electromagnética; con explicaciones y notas de clase – Volumen 2 - Magnetostática y campos electromagnéticos variables con el tiempo”, Ind. Pub. Amazon, ISBN-13: 979-8472415705
- SADIKU, MATTHEW. 2003. “Elementos de Electromagnetismo”, Oxford.
- HYAT, WILLIAM. 2012. “Teoría Electromagnética”, McGrawHill.
- DUBROFT, R.E.; MARSHALL, S.V.; SKITEK G.G. et al. 1997. “Electromagnetismo: Conceptos y Aplicaciones”, Prentice Hall.
- CHENG, DAVID. 1998. “Fundamentos de Electromagnetismo para Ingeniería”, Pearson Education.
- ZAHN, MARKUS. 1991. “Teoría Electromagnética”, McGrawHill.
- REITZ, J.R.; MILDFORD, F.J.; CHRISTY, R.W. 1996. “Fundamentos de la Teoría Electromagnética”, Adison Wesley Iberoamericana.
Bibliografía secundaria, de aplicaciones:
- EDMINISTER, JOSEPH. 1995. “Electromagnetismo”, McGrawHill - Schaum.
- ULABY, FAWWAZ. 2007. “Fundamentos de Aplicaciones en Electromagnetismo”, Pearson Education.
Demostración matricial simple del producto cruz
Demostración generalizada del producto cruz
Concepción físico-matemática de los productos entre vectores y Euler
Explicación de Euler Multidimensional Extendida
Explicación de sistemas de coordenadas 1 - Cartesianas
Explicación de sistemas de coordenadas 2 - Cilíndricas
Explicación de sistemas de coordenadas 3 - Esféricas
La Onda Electromagnética
REGLAMENTACIÓN GENERAL DEL CONCURSO DE TESLA COIL – TEM II
1. Su proyecto debe haber sido diseñado y elaborado completamente en Panamá. Aunque puede utilizar componentes eléctricos extranjeros para la circuitería (siempre que no sean para el control de la bobina), su diseño y armado debe haber sido realizado por los estudiantes miembros de cada grupo de concurso. Se sugiere conservar evidencias del armado (fotos – videos), en caso de que se le soliciten.
2. Los dispositivos/sistemas de control de estado sólido prefabricado (por ejemplo, SSTC, DRSSCT, MUSSTC o similares), quedan excluidos del concurso. Quien presente control por medio de estos sistemas quedará eliminado del concurso.
3. Queda prohibido cualquier tipo de “acuerdo”, “componenda”, “arreglo” o cualquiera otra metodología de organización o pre-decisión de resultados finales entre dos o más grupos de proyecto, lo cual vicia el concurso y lo hace ilegal. Los grupos que caigan en esta práctica serán inmediatamente descalificados del concurso sin derecho a la recuperación de su nota por ningún otro medio, dada su participación ya de facto en el concurso. Se podrá solicitar a cualquier grupo probar su proyecto a una capacidad superior a la declarada como muestra de que su proyecto realmente ha llegado a su máxima capacidad (la declarada para sus puntos obtenidos) en cualquier momento de la competencia, y su proyecto debe funcionar sin superar de forma evidente (10%) su capacidad declarada. La negativa a esta prueba se tomará como evidencia de mala práctica (incluyendo alegatos técnicos de no funcionamiento dado que su proyecto debe funcionar fiablemente durante todo el tiempo que dure el concurso). Bajo esta premisa, al menos un miembro de su grupo debe permanecer en el lugar del concurso, con su proyecto listo para funcionar nuevamente, hasta que finalice la presentación del último participante.
4. Su bobina de Tesla tiene unos requisitos mínimos para ser considerado “apto para competir”. Si el dispositivo no supera estos requisitos mínimos, no será considerado apto, por lo cual su puntaje será nulo (aunque el dispositivo funcione).
5. Los requisitos mínimos para obtener la clasificación de “apto” son los siguientes en todos los casos:
5.1. El arco o chispa generada debe romper por sí solo un gap rectilíneo (distancia medida recta en aire desde el descargador toroidal de campos y arcos de la bobina – “corona”) de al menos 0.5 pulgadas por cada 5% o fracción de 5% que pondere su proyecto en la calificación final de su asignatura. Ejemplos: si su proyecto vale el 25% de su asignatura, el gap de arco para su generador es de al menos 2.5 pulgadas para ser considerado “apto”; si su proyecto vale el 33% de su asignatura, debe romper al menos 3.5 pulgadas en arco para ser considerado “apto”. La medida de este gap mínimo será validada siempre antes de cada prueba y aprobada por el profesor. Su redondeo será en todo caso a cada 0.5 pulgadas siempre hacia arriba de la medida requerida por el puntaje; por ejemplo, el redondeo de un proyecto de 33% de asignatura será hacia las 3.5 pulgadas de gap, al igual que el de uno de 31% de la asignatura.
5.2. El polo de descarga de su bobina (corona o toroide de descarga), así como el polo de tierra (o retorno), deben ser autosostenibles mecánicamente sin que se muevan una vez que usted los ha ajustado al gap medido para la prueba de descarga. No se aceptarán proyectos que tengan que sostener alguno de estos polos o cualquier otra parte viva del proyecto con la mano o de otra forma que no sea autosostenida mecánicamente al momento de la prueba.
5.3. Todos los que estén en la maniobra directa del proyecto en las pruebas, deben contar con guantes de alta rigidez dieléctrica, lentes de seguridad transparentes con protección frontal y perimetral; y zapatos de alta rigidez dieléctrica o zapatillas completamente cerradas. Quienes no tengan este equipo mínimo de seguridad deberán estar retirados del área de pruebas. Esto aplica tanto para los ensayos como para la presentación del proyecto. Considere su seguridad primero en todos los casos y evite las descargas a través de cualquier parte de su cuerpo.
5.4. El setting de su equipo debe ser realizado completamente antes de poner a funcionar la bobina, y debe estar alimentado por 110 V en corriente alterna.
6. Todos los equipos tendrán 3 intentos sucesivos para su prueba. Se tomará el mejor resultado de los 3 intentos. La “operación” de cada intento para generar el arco no podrá exceder de 1 minuto; y el lapso para acomodar el equipo para el siguiente intento será de un máximo de 2 minutos para la preparación.
7. Se considerará un arco válido a aquel arco que haya sido plenamente visible a simple vista, o captado por una cámara simple (no UV, no IR) durante el minuto correspondiente a cada intento. Si no se logra un arco plenamente visible bajo esta definición, no será considerado válido. La visibilidad plena, reconoce el hecho de que el arco es visible desde el punto de su salida hasta el punto de su llegada entre los puntos donde se forma y a lo largo de toda su trayectoria con similar luminosidad. Esto descarta aquellos arcos que se generan con “visibilidad parcial” es decir, visibles más bien cerca de alguno de los dos puntos donde se forma, pero no de forma plena (igual en luminosidad) a lo largo de todo su trayecto. El criterio final de visibilidad estará a cargo de su profesor.
8. El ganador de la competencia se definirá inicialmente en función del arco ejecutado en el mayor gap rectilíneo medido.
9. Si existen varios grupos con el mismo gap de arco, todos los grupos en esta condición irán a la siguiente fase de competencia que es la fase de desempate.
10. FASE DE DESEMPATE: Se tendrán 2 intentos sucesivos adicionales por cada grupo que haya entrado a esta fase. La decisión del orden de participación será a la suerte en caso de discrepancia de los grupos por establecer entre ellos un orden para ejecutar sus intentos adicionales. En estos intentos sucesivos no aplicará la regla de precisión mínima de 0.5 pulgadas; sino más bien será reemplazada por precisión de 1/8 de pulgada (siempre y cuando se logre que los puntos de descarga del del arco estén completamente estáticos). Ganará el grupo que con esta precisión logre el mayor gap con arco válido en cualquiera de sus 2 intentos adicionales. El setting para estas pruebas se realizará igualmente antes de poner en funcionamiento el equipo.
Los inductores (bobinas)