Electromagnetisme
Codi: 100149 Crèdits: 10| Titulació | Tipus | Curs | Semestre |
|---|---|---|---|
| 2500097 Física | OB | 2 | A |
Professor/a de contacte
- Nom:
- Àlvar Sánchez Moreno
- Correu electrònic:
- Alvar.Sanchez@uab.cat
Utilització d'idiomes a l'assignatura
- Llengua vehicular majoritària:
- català (cat)
- Grup íntegre en anglès:
- No
- Grup íntegre en català:
- Sí
- Grup íntegre en espanyol:
- No
Equip docent
- Joan Costa Quintana
- Nuria del Valle Benedi
Prerequisits
És recomanable tenir aprovada l'assignatura Electricitat i Magnetisme de primer curs de Física.
Objectius
Tenir un coneixement bàsic del camp electromagnètic, des de l’electrostàtica i magnetostàtica (en el buit i en medis materials) a les equacions de Maxwell, passant per la inducció electromagnètica.
Ser capaç de calcular diverses solucions de les equacions de Maxwell, entre elles les ones electromagnètiques i la seva propagació.
Competències
- Conèixer els fonaments de les principals àrees de la física i comprendre'ls
- Desenvolupar estratègies d'anàlisi, síntesi i comunicació que permetin transmetre els conceptes de la física en entorns educatius i divulgatius
- Formular i abordar problemes físics identificant els principis més rellevants i utilitzant aproximacions, si fos necessari, per arribar a una solució que ha de ser presentada explicitant hipòtesis i aproximacions
- Introduir canvis en els mètodes i els processos de l’àmbit de coneixement per donar respostes innovadores a les necessitats i demandes de la societat.
- Raonar críticament, tenir capacitat analítica, fer servir correctament el llenguatge tècnic i elaborar arguments lògics
- Treballar autònomament, tenir iniciativa pròpia, ser capaç d'organitzar-se per assolir uns resultats i planejar i executar un projecte
- Utilitzar les matemàtiques per descriure el món físic, seleccionant les eines apropiades, construint models adequats, interpretant resultats i comparant críticament amb l'experimentació i l'observació
Resultats d'aprenentatge
- Descriure els fenòmens electrostàtics.
- Descriure els fenòmens magnetostàtics.
- Descriure els fenòmens que impliquin processos electromagnètics dependents del temps.
- Formular i resoldre matemàticament problemes sobre fenòmens electrostàtics.
- Formular i resoldre matemàticament problemes sobre fenòmens magnetostàtics.
- Formular i resoldre matemàticament problemes sobre fenòmens que impliquin processos electromagnètics dependents del temps.
- Identificar situacions que necessiten un canvi o millora.
- Manipular correctament el càlcul vectorial.
- Raonar críticament, tenir capacitat analítica, usar correctament el llenguatge tècnic i elaborar arguments lògics.
- Resoldre problemes complexos d'índole electromagnètica a partir de l'establiment d'hipòtesis que, fins i tot sent aproximades, continguin l'essència de la física del problema original.
- Traduir problemes físics concrets d'índole electromagnètica a una formulació matemàtica que en permeti la posterior resolució, sia exacta o aproximada.
- Transmetre, de forma oral i escrita, conceptes físics de certa complexitat fent-los comprensibles en entorns no especialitzats.
- Treballar autònomament, tenir iniciativa pròpia, ser capaç d'organitzar-se per assolir uns resultats i planejar i executar un projecte.
Continguts
1. Anàlisis vectorial
Àlgebra vectorial.– Gradient.– Divergència.– Teorema de la divergència.– Rotacional.– Teorema de Stokes.– Teorema de Helmholtz.– Vectors en coordenades curvilínies. Gradient, divergència i rotacional en coordenades curvilínies
2. Electrostàtica
Càrrega elèctrica i llei de Coulomb.– Camp elèctric: divergència i rotacional.– Potencial elèctric: equacions de Poisson i Laplace.– Sistemes de conductors: condensadors.– Energia d'una distribució de càrregues.– Energia d'un sistema de conductors carregats.
3. Electrostàtica en dielèctrics
Desenvolupament multipolar.– Dipol elèctric.– Camp creat per un dielèctric.– Vector desplaçament.– Susceptibilitat elèctrica i constant dielèctrica.– Condicions de frontera.– Energia en funció del camp.
4. Magnetostàtica
Corrent elèctric: llei d'Ohm.– Equació de continuïtat.– Força entre circuits.– Inducció magnètica: llei de Biot i Savart.– Força de Lorentz.– Rotacional de B: llei d'Ampère.– Divergència de B.– Potencial vector.
5. Magnetisme en medis
Desenvolupament multipolar.– Dipol magnètic.– Camp creat per un material magnètic.– Intensitat magnètica H.– Tipus de materials magnètics.– Condicions de frontera.
6. Camps variables lentament
Inducció electromagnètica: llei de Faraday.– Inductància mútua i autoinductància.– Energia magnètica de circuits acoblats.– Energia en funció del camp.
7. Camps electromagnètics
Corrent de desplaçament.– Equacions de Maxwell.– Condicions de contorn.– Unicitat de la solució.– Potencial escalar i potencial vector.– Equacions d'ones per V i per A.– Potencials retardats.- Energia electromganètica.
8. Ones electromagnètiques
Equació d'ones per E i H.– Ona plana monocromàtica.– Espectre electromagnètic.- Ona plana en un conductor.- Guies d'ona.
Metodologia
Classes de teoria i problemes.
A més a més els alumnes hauran de fer exercices pràctics en forma de problemes de forma autònoma.
Activitats formatives
| Títol | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|
| Tipus: Dirigides | |||
| Classes de teoria | 55 | 2,2 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 11 |
| Problemes i casos pràctics | 28 | 1,12 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11 |
| Tipus: Autònomes | |||
| Estudi i solució de problemes i casos pràctics | 154,5 | 6,18 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12 |
Avaluació
Teoria: Proves de duració breu, després dels 7 primers capítols per conèixer i comprendre els fonaments de l'electromagnetisme;
Pràctica: Problemes fets individualment.
El primer problema es farà cap al final del primer semestre.
El segon problema es farà cap al final del segon semestre.
A més, es farà entrega de problemes durant el curs.
Examen escrit al juny.
Examen de recuperació: Hi haurà un examen de síntesis escrit, de tota l'assignatura amb un màxim de
10 punts. L'estudiant es pot presentar a la recuperació sempre que s'hagi presentat a
un conjunt d'activitats que representin un mínim de dues terceres parts de
la qualificació total de l’assignatura.
Pels estudiants repetidors, a partir de la segona matrícula, per presentar-se a l'examen de recuperació
no caldrà haver-se presentat a un mínim de proves d'avaluació continuada.
Totes les proves caldrà fer-les en el grup on està matriculat l’alumne.
Activitats d'avaluació
| Títol | Pes | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|---|
| Entrega de problemes durant el curs | 6% | 2,5 | 0,1 | 1, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10, 11 |
| Examen escrit al juny | 34% | 3 | 0,12 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13 |
| Problemes fets individualment | 20% | 2 | 0,08 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11 |
| Proves breus després dels 7 primers capítols | 40% | 2 | 0,08 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12 |
| Recuperacions | fins el 100% | 3 | 0,12 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 |
Bibliografia
Llibres de teoria
- J. Costa Quintana y F. López Aguilar, Interacción electromagnética. Teoría clásica, (Reverté 2007). ISBN: 978-84-291-3058-4.
- R.P. Feynman, R.B. Leighton y M. Sands, Feynman. Física. Vol. II (Addison-Wesley Iberoamericana, 1987). ISBN: 0-201-06622-X
- P. Lorrain y D.R. Corson, Campos y Ondas Electromagnéticos (Selecciones Científicas, 1990). ISBN: 84-85021-29-0
- J. R. Reitz, F. J. Milford, y R. W. Christy, Fundamentos de la Teoría Electromagnética, (Addison-Wesley Iberoamericana, 1996). ISBN: 0-201-62592-X
- R. K. Wangsness, Electromagnetic fields, (John Wiley & Sons, 1986, 2nd edition) ISBN: 0-471-81186-6; Campos electromagnéticos, (Limusa, 1989).ISBN: 968-18-1316-2.
Llibres de problemes
- E. Benito; Problemas de campos electromagnéticos, (AC, 1984) ISBN: 84-7288-007-9
- J.A. Edminister; Electromagnetismo (McGraw-Hill, 1992). ISBN: 970-10-0256-3
- J.M. De Juana Sardón y M.A. Herrero García; Electromagnetismo (Paraninfo 1993) ISBN: 84-283-1992-8
- E. López Pérez y F. Núñez Cubero; 100 problemas de electromagnetismo, (AlianzaEditorial, 1997) ISBN: 84-206-8635-2