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Programa

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