Grupo: Grp Clases Teóricas-Prácticas Electromagneti.(930059)
ASIGNATURA:
"Electromagnetismo"
DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA/GRUPO
Titulación:
Asignatura: Código:
Curso:
Año del plan de estudio:
Tipo: Ciclo: Período de impartición: Departamento: Créditos: Dirección postal: Centro: Dirección electrónica: 0º
FACULTAD DE FÍSICA, AVDA. REINA MERCEDES, S/N 41012 - SEVILLA Curso completo
Doble Grado en Física y en Ingeniería de Materiales
Electromagnetismo
http://www.departamento.us.es/deye Facultad de Física
Electrónica y Electromagnetismo (Departamento responsable) 12
2011
2º Obligatoria 2310009
Grp Clases Teóricas-Prácticas Electromagneti. (2) Grupo:
Horas: Área:
300
Electromagnetismo (Área principal)
PROFESORADO
VALVERDE MILLAN, JOSE MANUEL 1
MARQUES SILLERO, RICARDO 2
Titulacion: Doble Grado en Física y en Ingeniería de Materiales
Curso: 2015 - 2016
PROYECTO DOCENTE
COORDINADOR DE LA ASIGNATURA
OBJETIVOS Y COMPETENCIAS
Competencias transversales/genéricas
Objetivos docentes específicos
1.- Conocer la descripción de campos electromagnéticos generados por cargas y corrientes y la acción de campos sobre cargas.
2.- Saber utilizar las ecuaciones de Maxwell en su forma diferencial e integral.
3.- Conocer los principios, técnicas de análisis e instrumentos de medida, y los fenómenos experimentales en Electromagnetismo.
Competencias
Capacidad de análisis y síntesis.
Capacidad de organización y planificación. Comunicación oral y/o escrita en la lengua nativa. Capacidad de gestión de la información.
Resolución de problemas. Trabajo en equipo. Razonamiento crítico. Aprendizaje autónomo. Creatividad. Competencias específicas
- Conocimiento y comprensión de los fenómenos y de las teorías físicas más importantes. - Capacidad de estimar órdenes de magnitud para interpretar fenómenos diversos.
- Capacidad de profundizar en la aplicación de los conocimientos matemáticos en el contexto general de la física. - Capacidad de medida, interpretación y diseño de experiencias en el laboratorio o en el entorno
- Capacidad de modelado de fenómenos complejos, trasladando un problema físico al lenguaje matemático. - Capacidad de trasmitir conocimientos de forma clara tanto en ámbitos docentes como no docentes.
CONTENIDOS DE LA ASIGNATURA
1.- Electrostática en el vacío y en medios materiales. 2.- Magnetostática en el vacío y en medios materiales. 3.- Inducción electromagnética.
4.- Ecuaciones de Maxwell y ondas electromagnéticas. 5.- Técnicas experimentales en Electromagnetismo
Tema 0: HERRAMIENTAS MATEMÁTICAS (9 horas)
- Campos escalares y vectoriales. El gradiente. La divergencia y el teorema de la divergencia. El rotacional y el teorema de Stokes. El laplaciano. Campos irrotacionales y solenoidales: potenciales escalar y vector.
- Coordenadas cartesianas, cilíndricas y esféricas. - La función delta de Dirac.
- Enunciado del teorema de Helmholtz.
Tema 1: ELECTROSTÁTICA EN EL VACÍO Y EN PRESENCIA DE CONDUCTORES (18 horas) - Carga eléctrica y sus propiedades. Ley de Coulomb.
- Cargas puntuales y distribuciones continuas de carga. - El campo eléctrico. Líneas de campo eléctrico.
- El rotacional del campo electrostático. Potencial eléctrico. Superficies equipotenciales. Energía potencial electrostática. - La divergencia del campo electrostático. Ley de Gauss.
- Ecuaciones diferenciales para el campo electrostático y el potencial. Condiciones de contorno en Electrostática.
- Energía de un conjunto de cargas puntuales. Energía de una distribución continua de carga. Energía almacenada en el campo.
- El dipolo eléctrico. Campo y potencial de un dipolo. Interacción de un dipolo con un campo externo: energía, fuerzas y par de fuerzas sobre un dipolo.
- Carga, campo y potencial en un conductor en equilibrio electrostático. Condiciones de contorno en la superficie de un conductor en equilibrio.
- Las ecuaciones de Laplace y Poisson. Enunciado del teorema de unicidad. Método de las imágenes.
- Coeficientes de capacidad y potencial de un conjunto de conductores. Condensadores. Asociación de condensadores. Energía electrostática de un conjunto de conductores cargados.
Tema 2: CAMPO ELECTROSTÁTICO EN PRESENCIA DE DIELÉCTRICOS (9 horas) - Dieléctricos. Polarización. Cargas de polarización.
- Vector desplazamiento eléctrico. Ley de Gauss en presencia de dieléctricos.
- Relaciones constitutivas. Dieléctricos lineales: susceptibilidad eléctrica, permitividad y constante dieléctrica. - Ecuaciones diferenciales y condiciones de contorno en problemas en los que intervienen dieléctricos. - Energía en presencia de dieléctricos.
Tema 3: CORRIENTE ELÉCTRICA (9 horas)
- Naturaleza de la corriente. Densidad de corriente e intensidad de corriente. - Ecuación de continuidad.
- Ley de Ohm para conductores lineales e isótropos. Conductividad. - Ley de Joule para la potencia disipada.
Relación sucinta de los contenidos (bloques temáticos en su caso)
- Ecuaciones diferenciales y condiciones de contorno para corrientes estacionarias en conductores óhmicos. Tema 4: CAMPO MAGNETOSTÁTICO DEBIDO A CORRIENTES ESTACIONARIAS EN VACÍO (15 horas)
- Ley de Ampère para la fuerza magnética entre corrientes estacionarias. Campo magnético. Ley de Biot y Savart. Par de fuerzas magnético sobre corrientes estacionarias.
- Fuerza de Lorentz. Movimiento de partículas cargadas en el seno de campos magnetostáticos.
- Divergencia de B y líneas de campo magnético. Rotacional de B y ley de Ampère. Potencial vector magnético. Condiciones de contorno. - El dipolo magnético. Potencial vector y campo magnetostático de un dipolo. Interacción de un dipolo con un campo magnético externo: energía, fuerza y par de fuerzas.
Tema 5: INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA. ENERGÍA MAGNÉTICA. CORRIENTE ALTERNA (12 horas)
- Fuerza electromotriz inducida en espiras en movimiento. Fuerza electromotriz inducida en campos variables con el tiempo: ley de Faraday. Transformaciones galileanas de los campos.
- Autoinducción de una espira conductora. El inductor.
- Matriz inducción de un conjunto de espiras: fórmula de Neumann para los coeficientes de inducción mutua. El transformador real y el transformador ideal.
- Energía magnética de una espira conductora y de un conjunto de espiras. Energía almacenada en el campo magnético.
- Circuitos de corriente alterna. Leyes de Kirchoff y límites de validez. Fasores e impedancias. Potencia media disipada y valores eficaces. Tema 6: CAMPO MAGNETOSTÁTICO EN PRESENCIA DE MEDIOS MATERIALES (9 horas)
- Magnetización. Corrientes de magnetización
- Vector intensidad magnética. Ley de Ampère en presencia de medios materiales.
- Relaciones constitutivas. Medios lineales: susceptibilidad magnética y permeabilidad. Diamagnetismo, paramagnetismo y ferromagnetismo. - Ecuaciones diferenciales y condiciones de contorno para campos magnetostáticos en presencia de medios materiales.
- Energía magnética en presencia de medios materiales.
Tema 7: ECUACIONES DE MAXWELL. ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS (9 horas) - Generalización de la ley de Ampère: corriente de desplazamiento. Ecuaciones de Maxwell. - Teorema de Poynting: conservación de la energía.
- Campos electromagnéticos en régimen sinusoidal estacionario. Notación fasorial. Teorema de Poynting complejo. Promedio temporal del vector de Poynting.
- Ecuaciones de ondas para los campos. Ondas planas monocromáticas en medios no disipativos. Frecuencia, período, longitud de onda y número de ondas. Intensidad. Polarización.
- Ondas planas uniformes en medios disipativos. Constante de atenuación. Casos particulares: dieléctrico con pérdidas y buen conductor. - Incidencia normal sobre la superficie plana de un conductor ideal. Incidencia normal sobre la superficie plana de un medio no disipativo: razón de onda estacionaria.
- Propagación de un paquete de ondas a través de un medio dispersivo: velocidad de fase y velocidad de grupo. PRÁCTICAS DE LABORATORIO (30 horas)
Los alumnos matriculados en la asignatura harán un total de 10 prácticas de laboratorio de 3 horas de duración durante el 1er cuatrimestre (una práctica a la semana). Las 10 prácticas que tendrá que realizar cada alumno se seleccionarán del siguiente listado de 13 prácticas (la selección vendrá condicionada por la disponibilidad del material necesario para su realización ya que, debido a averías u otros imprevistos, puede que alguna de las prácticas de la lista no esté operativa en el momento en que un alumno concreto vaya a disponer de ella): - Estudio de un condensador de placas paralelas. Medida de la permitividad eléctrica.
- Líneas equipotenciales en dos dimensiones. Analogía entre un problema electrostático y un problema de corrientes estacionarias. - Medida de resistencias muy pequeñas. Medida de la resistividad de conductores metálicos.
- Medida de campos magnéticos estáticos en espiras y solenoides.
- Medida del campo magnético creado por bobinas de Helmholtz y medida del campo magnético terrestre.
- Medida de la fuerza sobre un segmento de corriente continua en un campo magnético uniforme. Balanza de corrientes. - Medida del par de fuerzas sobre espiras en el seno de un campo magnético uniforme.
- Medida de la autoinducción de solenoides mediante métodos resonantes. - Medida del campo magnetocuasiestático en el interior de un conductor cilíndrico. - El transformador.
- Fuerza electromotriz inducida en solenoides.
- Medida de la conductividad eléctrica de un tubo metálico a partir del apantallamiento magnético.
- Medida del factor de calidad de un circuito resonante. Medida del factor de acoplo de circuitos resonantes acoplados.
ACTIVIDADES FORMATIVAS
Horas presenciales: Horas no presenciales:
Competencias que desarrolla:
Metodología de enseñanza-aprendizaje: 45.0
67.5
Competencias transversales/genéricas: - Capacidad de análisis y síntesis. - Comunicación escrita en la lengua nativa. - Capacidad de gestión de la información. - Resolución de problemas.
- Aprendizaje autónomo. Competencias específicas:
- Conocimiento y comprensión de los fenómenos y de las teorías físicas más importantes.
- Capacidad de profundizar en la aplicación de los conocimientos matemáticos en el contexto general de la física. - Capacidad de modelado de fenómenos complejos, trasladando un problema físico al lenguaje matemático. - Capacidad de trasmitir conocimientos de forma clara tanto en ámbitos docentes como no docentes.
En estas clases se expondrán los contenidos teóricos de la materia que constituirán el núcleo central de los conocimientos que ha de adquirir el alumno. También se resolverán ejercicios y problemas que ayuden a clarificar los conceptos, leyes físicas y técnicas expuestos en las clases de contenido más teórico. El profesor proporcionará al alumno por anticipado boletines conteniendo problemas, junto con las soluciones de una parte de estos problemas. En algunas ocasiones, las exposiciones en la pizarra de contenidos teóricos se complementarán con la presentación de transparencias y diapositivas.
Clases teóricas
Horas presenciales: Horas no presenciales:
Competencias que desarrolla:
Metodología de enseñanza-aprendizaje: 30.0
45.0
Competencias transversales/genéricas: - Capacidad de organización y planificación. - Comunicación oral en la lengua nativa. - Trabajo en equipo.
- Razonamiento crítico. - Creatividad.
Competencias específicas:
- Capacidad de estimar órdenes de magnitud para interpretar fenómenos diversos.
- Capacidad de medida, interpretación y diseño de experiencias en el laboratorio o en el entorno - Capacidad de trasmitir conocimientos de forma clara tanto en ámbitos docentes como no docentes.
Los estudiantes llevarán a cabo las tareas necesarias para recopilar y analizar los datos experimentales que ilustran diversos fenómenos de naturaleza electromagnética. Los alumnos dispondrán antes de realizar las prácticas de guiones suficientemente detallados, que incluirán los fundamentos teóricos necesarios para su comprensión, aunque éstos hayan sido objeto de estudio en los créditos teóricos de la asignatura. Los datos experimentales se recogerán en forma de tablas que serán entregadas a la finalización de cada sesión. Los datos serán procesados con la ayuda de ordenadores disponibles en el laboratorio. Los alumnos llevarán a cabo en el laboratorio representaciones gráficas de los resultados experimentales obtenidos y de las rectas de mejor ajuste cuando proceda. Como norma habrá dos estudiantes por cada puesto de prácticas.
Prácticas de Laboratorio
Horas presenciales: Horas no presenciales:
Competencias que desarrolla:
Metodología de enseñanza-aprendizaje: 45.0
67.5
Competencias transversales/genéricas: - Capacidad de análisis y síntesis. - Comunicación escrita en la lengua nativa. - Capacidad de gestión de la información. - Resolución de problemas.
- Aprendizaje autónomo. Competencias específicas:
- Conocimiento y comprensión de los fenómenos y de las teorías físicas más importantes.
- Capacidad de profundizar en la aplicación de los conocimientos matemáticos en el contexto general de la física. - Capacidad de modelado de fenómenos complejos, trasladando un problema físico al lenguaje matemático. - Capacidad de trasmitir conocimientos de forma clara tanto en ámbitos docentes como no docentes.
En estas clases se expondrán los contenidos teóricos de la materia que constituirán el núcleo central de los conocimientos que ha de adquirir el alumno. También se resolverán ejercicios y problemas que ayuden a clarificar los conceptos, leyes físicas y técnicas expuestos en las clases de contenido más teórico. El profesor proporcionará al alumno por anticipado boletines conteniendo problemas, junto con las soluciones de una parte de estos problemas. En algunas ocasiones, las exposiciones en la pizarra de contenidos teóricos se complementarán con la presentación de transparencias y diapositivas.
Clases teóricas
BIBLIOGRAFÍA E INFORMACIÓN ADICIONAL Bibliografía general
Fundamentos de la Teoría Electromagnética
J.R. Reitz, F.J. Milford, R.W. Christy Pearson Educación
Autores: Edición:
Publicación: ISBN:
Introduction to Electrodynamics
D. J. Griffiths
Pearson Education/Prentice Hall
Autores: Edición:
Publicación: ISBN:
Electromagnetic Fields
R.K. Wangsness John Wiley & Sons
Autores: Edición:
Publicación: ISBN:
Campos Electromagnéticos
M. Rodríguez Danta, C. Bellver Cebreros, A. González Fernández
Publicaciones de la Universidad de Sevilla
Autores: Edición:
Publicación: ISBN:
The Feynman lectures on Physics. Vol. II: Electromagnetismo y materia
R.P. Feynman, R.B. Leighton, M. Sands Addison Wesley Longman
Autores: Edición:
Publicación: ISBN:
Nuestra vida en el campo electromagnético
Alberto Pérez Izquierdo Almuzara Estudios S.A.
Autores: Edición:
Para complementar las clases de teoría y problemas, se impartirán dos seminarios de experiencias de cátedra, uno en el primer semestre y otro en el segundo semestre. En estos seminarios los profesores realizarán experimentos sencillos que permitan mostrar hasta qué punto los modelos de la teoría electromagnética son capaces de describir la realidad que nos rodea. Además, se abrirá un debate con participación activa de los alumnos en el que se pueda discutir en grupo la fenomenología que existe detrás de los experimentos.
Información adicional
Problemas de Campos Electromagnéticos
A. González Fernández Schaum (McGraw-Hill)
Autores: Edición:
Publicación: ISBN:
Problemas resueltos de Electromagnetismo
V. López Rodríguez
Editorial Centro de Estudios Ramon Areces
Autores: Edición:
Publicación: ISBN:
Bibliografía específica
Student Reference Manual for Electronic Instrumentation Laboratories
S. Wolf, R.F.M. Smith Prentice Hall
Autores: Edición:
Publicación: ISBN:
SISTEMAS Y CRITERIOS DE EVALUACIÓN Y CALIFICACIÓN
Sistema de evaluación
Exámenes parciales y examen final
Los estudiantes realizarán al menos dos exámenes parciales escritos en los que deberán responder a una serie de cuestiones teóricas y deberán resolver unos problemas en los que mostrarán su conocimiento de los conceptos y técnicas explicados en clase. Los alumnos que no superen algún examen parcial, tendrán que presentarse de la materia correspondiente a ese examen parcial en el examen final. Evaluación continua de la actividad del alumno en el laboratorio
En esta evaluación se valorarán los resultados presentados por el estudiante durante cada sesión de prácticas de laboratorio, la actitud del estudiante y su capacidad para resolver los problemas que se le planteen.
Exposición oral de una práctica de laboratorio y posterior debate con el profesor
Los dos estudiantes que formen parte de un puesto de prácticas tendrán que preparar presentaciones con diapostivas de un máximo de cuatro de las prácticas realizadas, utilizando una herramienta informática del tipo "Powerpoint". Cada uno de los estudiantes tendrá que defender oralmente por separado una de las presentaciones, y a continuación, responder a las preguntas que le formule sobre dicha práctica el profesor de la asignatura.
EXÁMENES PARCIALES Y EXAMEN FINAL.
En cada cuatrimestre se realizará un control de dos horas de duración en el que se evaluará aproximadamente la mitad de la materia que se vaya a impartir en dicho cuatrimestre. La calificación obtenida en el control de un cuatrimestre sólo repercutirá en la calificación global de ese cuatrimestre. Así, si el alumno aprueba un control, no estará obligado a examinarse de la materia correspondiente a ese control en el examen parcial del cuatrimestre, y la calificación global del cuatrimestre será la media entre la calificación obtenida en dicho examen y la calificación obtenida en el control. Si el alumno suspende un control, se tendrá que examinar de toda la materia en el examen parcial de ese cuatrimestre, y la calificación del control no será tenida en cuenta en la calificación global del cuatrimestre. La calificación obtenida por los estudiantes en los exámenes parciales (y si fuera necesario, en el examen final) constituirá el 80% de su calificación final en la asignatura. Si el estudiante obtiene una calificación inferior a 4,5 en alguno de esos exámenes parciales, se tendrá que examinar obligatoriamente de la materia correspondiente a ese parcial en el examen final. Si el estudiante obtiene una calificación superior a 4,5 en todos los exámenes parciales, y la media ponderada entre la calificación de esos exámenes (80%) y la calificación de las prácticas de laboratorio (20%) es superior a 5, el estudiante habrá aprobado la asignatura y no estará obligado a presentarse al examen final de la primera convocatoria (a menos que desee mejorar su calificación). Si el alumno no supera la asignatura en primera convocatoria, se tendrá que examinar obligatoriamente de la asignatura completa en la segunda o tercera convocatorias.
EVALUACIÓN CONTINUA DE LA ACTIVIDAD DEL ALUMNO EN EL LABORATORIO.
La calificación asignada a este mecanismo de evaluación supondrá el 10 % de la calificación final de la asignatura. Para que el alumno pueda ser evaluado mediante este mecanismo, deberá asistir al menos a 8 de las 10 prácticas que ha de hacer obligatoriamente. Se considerará ausencia el llegar al laboratorio con un retraso superior a 15 minutos. No se considerará ausencia a efectos de calificación el no asistir a una práctica por causa de enfermedad si se presenta el certificado médico correspondiente. Tampoco se considerará ausencia el presentarse a un examen de otra asignatura si se aporta un justificante firmado por el profesor de la misma.
EXPOSICIÓN ORAL DE UNA PRÁCTICA DE LABORATORIO Y POSTERIOR DEBATE CON EL PROFESOR.
La calificación obtenida por el estudiante mediante este mecanismo de evaluación constituirá el 10% de su calificación final en la asignatura. Aquellos estudiantes que aprobaron el ejercicio de exposición oral de una práctica durante el curso anterior no tendrán que repetir las prácticas. A estos estudiantes se les respetará la calificación obtenida en las prácticas durante el curso anterior, pero la repercusión de la calificación de las prácticas en la calificación final será la establecida en este curso. Los estudiantes que no aprobaron el ejercicio de exposición oral de una práctica durante el curso anterior tendrán que repetir todas las prácticas durante el curso actual. En la segunda y tercera convocatorias no se evaluará el trabajo realizado por el alumno en el laboratorio. Las calificaciones obtenidas por el alumno en la primera convocatoria como resultado de la evaluación continua de su actividad en el laboratorio, y como resultado de la exposición oral de una práctica de laboratorio, se mantendrán en la segunda y tercera convocatorias y constituirán conjuntamente el 20% de la calificación final obtenida por el alumno en dichas convocatorias.
CALENDARIO DE EXÁMENES
Consulte al Centro para obtener información sobre el calendario de exámenes.
TRIBUNALES ESPECÍFICOS DE EVALUACIÓN Y APELACIÓN
FRANCISCO MEDINA MENA Presidente:
Vocal: RAFAEL RODRIGUEZ BOIX
JOSE MANUEL VALVERDE MILLAN Secretario:
Primer suplente: RICARDO MARQUES SILLERO ALBERTO TOMAS PEREZ IZQUIERDO Segundo suplente:
PABLO GARCIA SANCHEZ Tercer suplente:
ANEXO 1:
HORARIOS DEL GRUPO DEL PROYECTO DOCENTE
Los horarios de las actividades no principales se facilitarán durante el curso.
GRUPO: Grp Clases Teóricas-Prácticas Electromagneti. (930059)
Calendario del grupo
CLASES DEL PROFESOR: MARQUES SILLERO, RICARDO
Martes Del 08/02/2016 al 03/06/2016 De 16:00 a 17:00 AULA II (FISICA) Fecha: Hora: Aula: Miércoles Del 08/02/2016 al 03/06/2016 De 16:00 a 17:00 AULA II (FISICA) Fecha: Hora: Aula:
Jueves
Del 08/02/2016 al 03/06/2016 De 16:00 a 17:00 AULA II (FISICA)
Fecha: Hora:
Aula:
CLASES DEL PROFESOR: VALVERDE MILLAN, JOSE MANUEL
Martes Del 21/09/2015 al 15/01/2016 De 16:00 a 17:00 AULA II (FISICA) Fecha: Hora: Aula: Miércoles Del 21/09/2015 al 15/01/2016 De 16:00 a 17:00 AULA II (FISICA) Fecha: Hora: Aula: Jueves Del 21/09/2015 al 15/01/2016 De 16:00 a 17:00 AULA II (FISICA) Fecha: Hora: Aula:
