Electromagnetismo

Electromagnetismo

  • Autor: Cordero, Patricio
  • Editor: Editorial Universitaria
  • ISBN: 9789561124974
  • Lugar de publicación:  Santiago de Chile , Chile
  • Año de publicación: 2016
  • Páginas: 213

Electromagnetismo comienza introduciendo la nociones básicas en torno a la idea de campo eléctrico y potencial eléctrico. Se analiza el comportamiento de la materia en presencia de un campo eléctrico tales como la idea de constante dieléctrica asociada a cada material. Se estudian materiales eléctricamente conductores en el contexto de electrostática, en particular se ve condensadores eléctricos, su capacidad y la energía que ellos almacenan. Se describen las corrientes eléctricas continuas, la ley de Ohm relativa a la resistencia eléctrica y la potencia que se disipa en un circuito. Una corriente eléctrica produce un campo magnético. La relación es descrita por la ley circuital de Ampère, y con ella se estudian las propiedades magnéticas de la materia. El concepto de flujo magnético adquiere relevancia lográndose plantear la idea de circuitos magnéticos y las propiedades que poseen en particular los materiales ferromagnéticos. Todo lo anterior es base fundamental para el cuezco de electromagnetismo: el fenómeno de la inducción planteado en la ley de Faraday-Lenz. Este estudio permite una breve visita a las nociones más básicas de la teoría de la relatividad de Einstein, al estudiar el movimiento junto a las ideas de campos eléctricos y magnéticos. Electromagnetismo culmina planteando las ecuaciones dinámicas que funden las nociones de campos eléctrico y magnéticos en un concepto único: el campo electromagnético. Se plantean las ecuaciones de Maxwell para este campo. En forma natural estas ecuaciones permiten comprender la existencia y propiedades de las ondas electromagnéticas: rayos gamma, rayos X, radiación ultravioleta, visible, infrarroja, microondas, frecuencias usadas en emisiones radiales AM, FM y televisión y la onda larga. Se estudian los fenómenos de reflexión y refracción de estas ondas en superficies de distinta naturaleza.

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  • Índice
  • Capítulo 1 Electrostática y aislantes
    • 1.1. Ley de Coulomb
    • 1.2. Campo eléctrico de fuentes compuestas. Principio de superposición
    • 1.3. Ley de Gauss
    • 1.4. Potencial eléctrico
    • 1.5. Algoritmo para la ecuación de Poisson
    • 1.6. Dipolo eléctrico y expansión multipolar
      • 1.6.1. Dipolo eléctrico
      • 1.6.2. Expansión multipolar
    • 1.7. Generalidades sobre dieléctricos
    • 1.8. Medios polarizables
    • 1.9. Desplazamiento eléctrico
    • 1.10. Dieléctricos lineales, isótropos y comúnmente homogéneos
    • 1.11. Condiciones de borde
      • 1.11.1. Componentes tangenciales
      • 1.11.2. Componentes normales
      • 1.11.3. Refracción del campo eléctrico cuando σℓ = 0
      • 1.11.4. Dos métodos
    • 1.12. Problemas
  • Capítulo 2 Electrostática y conductores
    • 2.1. Conductores
      • 2.1.1. Propiedades generales
      • 2.1.2. Ecuación de Poisson. Unicidad de la solución
      • 2.1.3. Ejemplo sobre continuidad del potencial
    • 2.2. Energía electrostática
      • 2.2.1. Energía como función de cargas y potenciales
      • 2.2.2. Energía como función de los campos
      • 2.2.3. Energía con fuente no-acotada
        • 2.2.3.1. Una superficie cilíndrica cargada
        • 2.2.3.2. Dos superficies cilíndricas concéntricas cargadas
    • 2.3. Condensadores
    • 2.4. Conductores cargados: energía y fuerzas
    • 2.5. Integración numérica de la ecuación de Poisson
      • 2.5.1. Caso unidimensional
      • 2.5.2. Dimensiones mayores
    • 2.6. Problemas
  • Capítulo 3 Corrientes continuas
    • 3.1. Generalidades sobre corrientes
    • 3.2. Corrientes continuas y ley de Ohm
      • 3.2.1. Primera ley de Kirchhoff
      • 3.2.2. Ley de Ohm
        • 3.2.2.1. Argumento intuitivo sobre conductividad eléctrica
        • 3.2.2.2. Visión microscópica de la corriente
      • 3.2.3. Las ecuaciones y sus condiciones de borde
        • 3.2.3.1. Ecuaciones que rigen al flujo continuo
        • 3.2.3.2. Condiciones de borde en la interfaz entre dos medios
      • 3.2.4. Las dos leyes de Kirchhoff
    • 3.3. Fuerza electromotriz y efecto Joule
      • 3.3.1. La fem
      • 3.3.2. Potencia y efecto Joule
    • 3.4. Semiconductores
    • 3.5. Problemas
  • Capítulo 4 Magnetostática
    • 4.1. Corrientes y campo magnético
      • 4.1.1. Anticipo
      • 4.1.2. Dos nuevas leyes
      • 4.1.3. Campo magnético debido a una corriente
      • 4.1.4. Efecto Hall
    • 4.2. Potencial vectorial
      • 4.2.1. Definición usando J
      • 4.2.2. Campo B y potencial vectorial a partir de K
      • 4.2.3. Otro gauge
    • 4.3. Ley circuital de Ampère
      • 4.3.1. El campo en todo el interior de una bobina recta
      • 4.3.2. El campo en el interior de una bobina toroidal
    • 4.4. Fuerza y torque magnético
      • 4.4.1. Fuerza
      • 4.4.2. Torque
    • 4.5. Una partícula en un campo magnético uniforme
    • 4.6. Dipolos magnéticos
    • 4.7. Problemas
  • Capítulo 5 Propiedades magnéticas de la materia
    • 5.1. Magnetización y el potencial AM
      • 5.1.1. El campo magnético de la materia
      • 5.1.2. El campo magnético total
    • 5.2. Nuevamente la ley circuital
    • 5.3. Condiciones de borde
      • 5.3.1. Refracción del campo magnético
    • 5.4. Flujo magnético
    • 5.5. Ferromagnetismo
    • 5.6. Circuitos magnéticos
    • 5.7. Problemas
  • Capítulo 6 Inducción
    • 6.1. Ley de Faraday-Lenz
      • 6.1.1. La fem inducida
      • 6.1.2. El caso de una bobina ideal con corriente variable
      • 6.1.3. Sobre relatividad
      • 6.1.4. Campos y movimiento
      • 6.1.5. Ejemplo básico
      • 6.1.6. Otros ejemplos
      • 6.1.7. Circuitos con otros elementos
      • 6.1.8. Diferencias de potencial no definibles
      • 6.1.9. En la práctica
    • 6.2. Autoinducción
      • 6.2.1. Circuito LC
      • 6.2.2. Circuito RL
      • 6.2.3. Autoinducción en manto cilíndrico
    • 6.3. Inducción mutua
      • 6.3.1. Los coeficientes de inducción
      • 6.3.2. Coeficiente de acoplamiento
      • 6.3.3. Un transformador
      • 6.3.4. La “caída de potencial” en una inductancia
      • 6.3.5. Dos circuitos LC acoplados por M
    • 6.4. Potencia y energía magnética
      • 6.4.1. Energía en términos de los coeficientes Mkj
        • 6.4.1.1. Pequeña analogía con mecánica
        • 6.4.1.2. Potencia y energía en el caso más sencillo
        • 6.4.1.3. Potencia y energía en el caso general
        • 6.4.1.4. Cota para los Mkj
      • 6.4.2. La energía expresada con los campos
    • 6.5. La corriente de desplazamiento
    • 6.6. Las ecuaciones de Maxwell
      • 6.6.1. Las ecuaciones en materia y en vacío
      • 6.6.2. La nueva ley de Ampère
      • 6.6.3. Disipación y ecuación de continuidad para la densidad de energía
        • 6.6.3.1. Energía electromagnética
        • 6.6.3.2. Ecuación de continuidad para la densidad de energía
      • 6.7. Condiciones de borde
      • 6.8. Problemas
  • Capítulo 7 Ecuaciones de Maxwell y ondas
    • 7.1. Ecuaciones de Maxwell y potenciales
    • 7.2. Condiciones de borde
      • 7.2.1. Condiciones generales
      • 7.2.2. El caso de campos con frecuencia ω
    • 7.3. Ondas electromagnéticas en medios neutros
      • 7.3.1. La ecuación de onda en un medio neutro
      • 7.3.2. La onda ideal
      • 7.3.3. Longitud de penetración
    • 7.4. Ondas planas en medios aislantes y neutros
      • 7.4.1. Polarización
      • 7.4.2. Energía y flujo de ella
    • 7.5. Reflexión y refracción
      • 7.5.1. Ondas planas y ley de Snell
      • 7.5.2. Reflexión total
      • 7.5.3. Conservación de la energía
      • 7.5.4. Revisión de las condiciones de borde
        • 7.5.4.1. Caso p
        • 7.5.4.2. Caso p especial: refracción total
        • 7.5.4.3. Caso s
      • 7.5.5. Reflexión total en superficie conductora perfecta
    • 7.6. Problemas
  • Apéndice
    • A.1. Unidades y dimensiones
    • A.2. Operadores diferenciales, teoremas integrales y condiciones de borde en electromagnetismo
      • A.2.1. Los conceptos de gradiente, divergencia y rotor
      • A.2.2. Coordenadas cilíndricas
      • A.2.3. Coordenadas esféricas
      • A.2.4. Elementos de superficie y volumen
    • A.3. Expresiones útiles
    • A.4. Teoremas integrales
      • A.4.1. Teorema de Kelvin-Stokes
      • A.4.2. Teorema de Ostrogradsky-Gauss
    • A.5. Condiciones de borde en electromagnetismo
    • A.6. Los operadores ∇ en coordenadas curvilíneas

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