CURSO: ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO TRADUCCION: ELECTRICITY & MAGNETISM SIGLA: FIS1533 CREDITOS: 10 MODULOS: 4,5 CARACTER: MINIMO DISCIPLINA: FISICA I.DESCRIPCION Este curso introduce al alumno a los conceptos fundamentales de la electricidad y el magnetismo, tales como: carga electrica y campo electrico, Ley de Gauss, potencial electrico, capacitancia y dielectricos, corriente, resistencia y fuerza electromotriz, circuitos de corriente directa, campo magnetico y fuerzas magneticas, fuentes de campo magnetico, induccion electromagnetica, inductancia y circuitos LRC, corriente alterna, ondas electromagneticas, naturaleza y propagacion de la luz. II.OBJETIVOS Al finalizar el curso el alumno sera capaz de: 1. Describir el fenomeno del campo electrico, la conceptualizacion de carga electrica asi como la corriente electrica (Ley de Gauss). 2. Identificar los campos vectoriales creados a traves de arreglos discretos y continuos de cargas electricas. 3. Identificar los campos vectoriales creados a traves de fuentes de campos magneticos. 4. Calcular el potencial electroestatico de un sistema y explicar su relacion con dispositivos reales como el capacitor. 5. Explicar el principio de induccion magnetica y su relacion con dispositivos reales como la inductancia. 6. Describir un circuito de corriente continua mediante las ecuaciones que lo gobiernan y de calcular la corriente y el voltaje en cada uno de sus nodos. 7. Describir un circuito de corriente alterna mediante las ecuaciones que lo gobiernan y de predecir su comportamiento inicial y estacionario. 8. Explicar a nivel elemental el comportamiento de ondas electromagneticas mediante las ecuaciones de Maxwell. 9. Describir los fenomenos de interferencia y difraccion en imagenes opticas y aplicar la geometria de lentes y espejos simples. III.CONTENIDOS 1. Carga Electrica y Campo Electrico: Carga electrica; Carga electrica y la estructura de la materia; Conductores, aisladores y cargas inducidas; Ley de Coulomb; Campo electrico y fuerzas electricas; Calculos de campos electricos; Lineas de campo electrico; Dipolos electricos. 2. Ley de Gauss: Carga y flujo electrico; Calculo del flujo electrico; Ley Gauss; Aplicaciones de la ley de Gauss; Cargas en conductores. 3. Potencial Electrico: Energia potencial electrica; Potencial electrico; Calculo del potencial electrico; Superficies equipotenciales; Gradiente de potencial; El tubo de rayos catodicos; Calculo de potenciales debido a conductores cargados: estudio de caso para analisis por computador. 4. Capacitancia y Dielectricos: Capacitores y capacitancia; Capacitores en serie y en paralelo; Almacenamiento de energia en capacitores y energia de campo electrico; Dielectricos; Modelo molecular de la carga inducida; La ley de Gauss en dielectricos. 5. Corriente, Resistencia y Fuerza Electromotriz: Corriente electrica; Resistividad; Resistencia; Fuerza electromotriz y circuitos; Energia y potencia en circuitos electricos; Teoria de la conduccion metalica; Efectos fisiologicos de las corrientes. 6. Circuitos de Corriente Directa: Resistores en serie y en paralelo; Reglas de Kirchhoff; Instrumentos de medicion electrica; Circuitos resistencia-capacitancia; Sistemas de distribucion de potencia: estudio de caso en analisis de circuitos. 7. Campo Magnetico y Fuerzas Magneticas: Magnetismo; Campo magnetico; Lineas de campo magnetico y flujo magnetico; Movimiento de particulas con carga en un campo magnetico; Aplicaciones del movimiento de particulas cargadas; Fuerza magnetica sobre un conductor por el que circula una corriente; Fuerza y momento de torsion sobre una espira de corriente; El motor de corriente continua; El Efecto Hall. 8. Fuentes de Campo Magnetico: Campo magnetico de una carga en movimiento; Campo magnetico de un elemento de corriente; Campo magnetico de un conductor recto por el que circula una corriente; Fuerza entre conductores paralelos; Campo magnetico de una espira circular de corriente; Ley de Ampere; Aplicaciones de la ley de Ampere; Materiales magneticos; Corriente de desplazamiento. 9. Induccion Electromagnetica: Experimentos de induccion; Ley de Faraday; Ley de Lenz; Fuerza electromotriz por movimiento; Campos electricos inducidos; Corrientes parasitas; Ecuaciones de Maxwell; Superconductividad: Estudio de casos sobre propiedades magneticas. 10. Inductancia y Circuitos LRC: Inductancia mutua; Autoinductancia e inductores; Energia de campo magnetico; El circuito R-L; El circuito L-C; El circuito L-R-C en serie. 11. Corriente Alterna: Fasores y corrientes alternas; Resistencia y reactancia; El circuito L-R-C en serie; Potencia en circuitos de corriente alterna; Resonancia en circuitos de corriente alterna; Transformadores. 12. Ondas Electromagneticas: Ecuaciones de Maxwell y ondas electromagneticas; Ondas electromagneticas planas y la rapidez de la luz; Ondas electromagneticas sinusoidales; Energia y cantidad de movimiento en ondas electromagneticas; Ondas electromagneticas en la materia; Ondas electromagneticas estacionarias; El espectro electromagnetico; Radiacion de una antena. 13. Naturaleza y Propagacion de la Luz: Naturaleza de la luz, Reflexion y refraccion, Reflexion interna total, Dispersion, Polarizacion, Dispersion luminosa, Principio de Huygens (1 clase) IV.METODOLOGIA Modulos semanales: - Catedras: 3 - Laboratorios: 0,5 (un laboratorio cada dos semanas) - Ayudantias: 1 El curso se realizara utilizando metodologias de ense?anza centradas en el alumno que permitan a los estudiante desarrollar las competencias definidas en los objetivos del curso. Este curso esta dise?ado de tal forma que el alumno dedique al estudio personal un promedio de 4 hrs. a la semana. V.EVALUACION Las evaluaciones pueden ser por medio de pruebas, laboratorios, proyectos y/o tareas. VI.BIBLIOGRAFIA Textos Minimos Hugh D. Young, Roger A. Freedman Addison Fisica Universitaria con Fisica Moderna, 9? Edicion. Pearson Wesley, 1999. PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE FACULTAD DE FISICA / MAYO 2009