Logo UAB
2022/2023

Electromagnetisme

Codi: 100149 Crèdits: 10
Titulació Tipus Curs Semestre
2500097 Física OB 2 A

Professor/a de contacte

Nom:
Joan Costa Quintana
Correu electrònic:
joan.costa@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

Natanael Jose Bort Soldevila
Nuria del del Valle Benedí

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

  1. Descriure els fenòmens electrostàtics.
  2. Descriure els fenòmens magnetostàtics.
  3. Descriure els fenòmens que impliquin processos electromagnètics dependents del temps.
  4. Formular i resoldre matemàticament problemes sobre fenòmens electrostàtics.
  5. Formular i resoldre matemàticament problemes sobre fenòmens magnetostàtics.
  6. Formular i resoldre matemàticament problemes sobre fenòmens que impliquin processos electromagnètics dependents del temps.
  7. Identificar situacions que necessiten un canvi o millora.
  8. Manipular correctament el càlcul vectorial.
  9. Raonar críticament, tenir capacitat analítica, usar correctament el llenguatge tècnic i elaborar arguments lògics.
  10. 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.
  11. Traduir problemes físics concrets d'índole electromagnètica a una formulació matemàtica que en permeti la posterior resolució, sia exacta o aproximada.
  12. Transmetre, de forma oral i escrita, conceptes físics de certa complexitat fent-los comprensibles en entorns no especialitzats.
  13. 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.–  Coordenades curvilínies: gradient, divergència i rotacional.

 

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.–  Inducció  magnètica: llei de Biot i Savart.–  Força entre circuits.–  Força de Lorentz.–  Rotacional de B: teorema 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.–  Aplicacions.– Expressió diferencial.– 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.–  Potencial escalar i potencial vector.–  Equacions d'ones per V  i per A.–  Potencials retardats.- Energia electromganètica.

 

8. Ones electromagnètiques

Equació d'ones pels camps electromagnètics.– Ona plana en un dielèctric.– 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 manera autònoma.

Nota: es reservaran 15 minuts d'una classe, dins del calendari establert pel centre/titulació, per a la complementació per part de l'alumnat de les enquestes d'avaluació de l'actuació del professorat i d'avaluació de l'assignatura/mòdul.

Activitats formatives

Títol Hores ECTS Resultats d'aprenentatge
Tipus: Dirigides      
Classes de teoria 54,75 2,19 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: Supervisades      
enquestes institucionals de la UAB 0,25 0,01 7
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.

Uns primers problemes es faran cap al final del primer semestre (segurament el dia de l'examen previst per Coordinació).

També es faran problemes cap al final del segon semestre.

A més, hi haurà 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

  1. J. Costa Quintana y F. López Aguilar, Interacción  electromagnética. Teoría clásica, (Reverté 2007). ISBN: 978-84-291-3058-4.
  2. D.J. Griffiths, Introduction to Electrodynamics, Fourth Edition, (Cambridge, 2017). ISBN: 978-1-108-42041-9.
  3. P. Lorrain y D.R. Corson, Campos y Ondas Electromagnéticos (Selecciones Científicas, 1990).  ISBN: 84-85021-29-0
  4. J. R. Reitz, F. J. Milford, y R. W. Christy, Fundamentos de la Teoría Electromagnética, (Addison-Wesley Iberoamericana, 1996). ISBN: 0-201-62592-X
  5. 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

  1. E. Benito; Problemas de campos electromagnéticos, (AC, 1984) ISBN: 84-7288-007-9
  2. J.A. Edminister; Electromagnetismo (McGraw-Hill, 1992). ISBN: 970-10-0256-3
  3. J.M. De Juana Sardón y M.A. Herrero García; Electromagnetismo (Paraninfo 1993) ISBN: 84-283-1992-8
  4. E. López Pérez y F. Núñez Cubero; 100 problemas de electromagnetismo, (AlianzaEditorial, 1997) ISBN: 84-206-8635-2

Programari

No cal cap programai especific.