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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE HONDURAS (UNAH) FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE FÍSICA 1. INFORMACIÒN GENERAL Código: FS-415 UV: 5 Horas Teóricas: 5/semana Nombre: Electricidad y Magnetismo II Requisitos: FS-321 Horas Prácticas: Aprox. 12 / período. (6 laboratorios) 2. OBJETIVOS DEL CURSO General Presentar el electromagnetismo clásico siguiendo el desarrollo histórico de la disciplina, comenzando por las leyes experimentales entre fuerzas, campos y sus fuentes, para culminar formalmente con la unificación de los fenómenos electromagnéticos alrededor de las ecuaciones de Maxwell. Específicos a. Analizar diferentes problemas físicos usando como herramienta el análisis vectorial. b. Comprender el concepto de corriente eléctrica. c. Utilizar la ecuación de continuidad en la solución de problemas. d. Calcular la fuerza magnética entre circuitos de distintas formas. e. Utilizar la ley de Biot-Savart para calcular la inducción magnética producida por distintas configuraciones de corriente. f. Resolver problemas sobre inducción magnética por medio de la ley integral de Ampere. g. Determinar los potenciales vectoriales asociados a una inducción magnética h. Utilizar la ley de Faraday en el análisis y solución de problemas reales. i. Calcular la inductancia de un sistema. j. Determinar tanto la energía magnética interna como la de interacción de un sistema. k. Aplicar la expansión multipolar en la solución de problemas magnetostáticos. l. Calcular el campo magnético y la magnetización para diferentes tipos de materiales. m. Utilizar las condiciones de frontera en la determinación de campos magnetostáticos. n. Resolver problemas sobre circuitos magnéticos. o. Aplicar las ecuaciones de Maxwell para la solución de problemas. 3. DESCRIPCIÓN DEL CURSO Esta es una asignatura de la misma naturaleza de FS-321 (electrostática) y constituye su continuación. Se presentan los fenómenos electromagnéticos partiendo de la observación experimental y se formulan las leyes físicas y relaciones constitutivas de la materia en base al concepto clásico de campo, acompañadas por una amplia selección de ejemplos y problemas de interés práctico y aplicación posterior al estudio de máquinas eléctricas y radiación electromagnética. Se exige destreza en el manejo del cálculo vectorial aplicado a la solución de problemas y en la interpretación del lenguaje matemático para hacer predicciones de la teoría en situaciones concretas. 4. CONTENIDO Libro de Texto: Wagsness Roald K. Campos Electromagnéticos. LIMUSA. Unidad Capítulos Tiempo estimado 12. Corrientes Eléctricas. Densidades de corriente J y K. Ecuación de continuidad. Ley de Ohm microscópica y macroscópica. (1.5 semanas) I 13 y 14. Ley de Ampere de fuerzas entre circuitos y elementos de corriente. Campo de Inducción Magnética B y solución para configuraciones de corriente básicas. Cargas puntuales en movimiento. (1.5 semanas) 3.0 Semanas E1 02/10/2015 hora 12:00 m 15. Forma integral de la Ley de Ampére. Deducción utilizando ángulos sólidos entre elementos de circuito. Aplicaciones. (1 semana) II 16. Potencial Vectorial A. Ecuación de Maxwell para la divergencia de B. Propiedades del campo vectorial A y distintos métodos de solución para distintas configuraciones de corrientes. El caso del solenoide infinitamente largo. (1 semana) 17. Ley de Faraday de la inducción. Deducción de la ecuación de Maxwell para el rotacional de E en medios estacionarios y medios en movimiento. Aplicaciones a máquinas eléctricas y ejemplos. Inductancia. (1.5 semanas) 18. Energía Magnética. Energía para un sistema de corrientes libres. Energía en función del campo B. Fuerzas entre circuitos. (1 semana) 3.5 Semanas E2 30/10/2015 hora 12:00 m 19. Multipolos magnéticos: Desarrollo multipolar del potencial vectorial. Energía de interacción entre distribuciones de corriente. (1 semana) III 20. Magnetismo en presencia de materia: Magnetización. Densidades de corriente de magnetización. El campo magnético H. Materiales magnéticos isotrópicos, homogéneos lineales. Materiales ferromagnéticos. Circuitos magnéticos. (1.5 semanas) 4.5 Semanas E3 04/12/2015 hora 2:00 pm 21. Ecuaciones de Maxwell. Corriente de desplazamiento. Ecuaciones de Maxwell en forma general y para medios isotrópicos homogéneos lineales. Teorema de Poynting. Cantidad de momento electromagnético. ( 1.0 semanas) Por razones de tiempo, en el capítulo 20 no deben trabajarse problemas en los que sea necesario definir el potencial magnético escalar, trabajar con desarrollos en serie y/o utilizar soluciones matemáticas que no hayan sido estudiadas en cursos previos. 5. METODOLOGÍA DE LA ENSEÑANZA-APRENDIZAJE Clases Magistrales interactivas Experiencias de catedra. Trabajos grupales prácticos. desarrollando ejercicios en el Guías de estudio pizarrón. Realizaciones de proyectos. Investigaciones Exámenes por escrito. Sesiones de repaso Videos Laboratorios reales y virtuales Participación de los alumnos 6. EVALUACIÓN Evaluación: Total: Exámenes Teóricos 70 puntos oro Laboratorio 15 puntos oro Pruebas y Tareas 15 puntos oro 100 puntos oro Artículo 237. Todo aquel estudiante de grado matriculado en la modalidad presencial o a distancia en cualquiera de sus expresiones, que reporte una inasistencia a clase o a la experiencia educativa matriculada mayor al veinticinco por ciento (25%) perderá el derecho a su evaluación en sus asignaturas o experiencias educativas. Se exceptúan los casos debidamente justificados, conforme a lo establecido en el Reglamento de Estudiantes. Los planes de estudio de cada carrera regularan las especificidades que correspondan. Los estudiantes tendrán derecho a reponer la nota más baja de sus exámenes parciales, el examen de reposición se realizará el día 10/12/2015. Los problemas para el examen serán tomados tanto del libro de texto como de las guías complementarias que le facilitará su profesor 7. BIBLIOGRAFIA - Wagsness Roald (1994). Campos Electromagnéticos Limusa. - Reitz/Milford (1986). Fundamentos de la Teoría Electromagnética. Adison Wesley. - M. Zahn (1987). Teoría Electromagnética. Interamericana. - M. Sadiku (2003). Elementos de electromagnetismo, Cecsa. - Kraus/ Fleisch (2000). Electromagnetismo con Aplicaciones. Mc Graw Hill. - Marshall, S. V., DuBroff, R. E., & Skitek, G. G. (1997). Electromagnetismo Conceptos y Aplicaciones. Prentice Hall. - A. González (2005). Problemas de Campos Electromagnéticos. Mc Graw Hill. - D. Cheng (1998). Fundamentos de Electromagnetismo para ingeniería. Adison Wesley Longman. 8. PROFESORES DE FS-415 Nombre Hora de clase Aula Hora de consulta Ing. Lucio Villanueva 10:00 am Laboratorio Hidrobiología 11:00 am Tercer piso, CCALNUS 2:00 pm Tercer piso, coordinación de la carrera de Física Lic. Marlon Interiano 6:00 p.m. Laboratorio Hidrobiología Oficina Correo electrónico luciodvillanueva@gmail.com marlonint@gmail.com marlon.interiano@unah.edu.hn