Programa, Bibliografía y Cronograma
Programa
- Repaso de Física General. Leyes integrales.
- Electrostática. Ecuaciones diferenciales en el vacío. Soluciones de la ecuación de Laplace en coordenadas cartesianas, cilíndricas y esféricas. Problemas de condiciones de contorno con conductores. Coeficientes de capacidad. Dipolo eléctrico y momentos multipolares superiores. Caracterización y propiedades.
- Materiales dieléctricos. Polarización y vector desplazamiento. Ecuaciones integrales, diferenciales y condiciones de contorno. Problemas de condiciones de contorno con dieléctricos. Potencial de ruptura. Polarizabilidad molecular, ecuaciones de Clausius-Mossotti y de Langevin-Debye. Aplicación de dipolos eléctricos en la actividad cardíaca. Dipolo magnético. Caracterización y propiedades.
- Materiales magnéticos. Magnetización e intensidad de campo magnético. Ecuaciones integrales, diferenciales y condiciones de contorno. Problemas de condiciones de contorno con medios magnéticos. Mecanismos moleculares del diamagnetismo, paramagnetismo y ferromagnetismo. Histéresis y conservación de la energía.
- Fuerza electromotriz de origen químico. Células voltaicas. Diferencia de potencial en membranas biológicas cargadas. Movimiento de partículas cargadas en campos eléctricos y magnéticos.
- Corriente eléctrica en régimen estacionario. Distribuciones de corriente. Ley de Ohm.
- Corriente eléctrica lentamente variable. Transitorios. Corriente alterna (con notación compleja). Impedancia. Aplicación de transformada de Fourier.
- Inducción electromagnética. Generación de señales eléctricas. Detección de señales eléctricas. Transformadores.
- Ondas electromagnéticas. Ecuación de ondas. Propagación de ondas en el vacío. Transmisión de energía e impulso. Condiciones de contorno, reflexion y refraccion en medios dielectricos. Propagación en medios materiales; relaciones de dispersión, atenuación en medios conductores.
- Transmisión de señales por líneas. Guías de onda. Cavidad resonante.
- Radiación electromagnética. Espectro electromagnético. Emisión por antenas (microondas, radio). Emisión de radiación por aceleración de cargas.
Bibliografía
Para el repaso de Física General se utilizará
-
Electricidad y magnetismo, E. Purcell, Reverté, Barcelona, 1994.
Para los contenidos formales se adoptará el nivel de un texto intermedio, como
- Introduction to Electromagnetism, David Griffiths, Pearson 4 edition 2012.
- Foundations of Electromagnetic Theory, J. Reitz y F. Milford, Addison-Wesley, Londres, 1960.
Como referencia referencia se utilizará un texto más elevado de electromagnetismo, por ejemplo
- Electrodinámica Clásica, J. Jackson, Alhambra, Madrid, 1980.
- Classical Electrodynamics, Walter Greiner, Springer, 1998.
Para las aplicaciones se utilizarán
- - Intermediate Physics for Medicine and Biology, R. Hobbie, John Wiley, New York, 1988.
- - Physics with illustrative examples from Medicine and Biology, G. Benedek y F. Villars, American Institute of Physics, New York, 2000.
Cronograma Tentativo
|
N° |
Fecha |
Tema |
|
1 |
23/08 |
Introducción: concepto de campo, convenciones y unidades (1clase) |
|
2 |
30/08 |
Resumen EM: ecuaciones de Maxwell en forma diferencial e integral. (1clase) |
|
3 |
06/09 |
Electrostática. Energía de una distribución de cargas. Líneas de campo y superficies equipotenciales. |
|
4 |
13/09 |
Expansión multipolar. Dipolo puntual: energía en un campo externo. Fórmulas de discontinuidad. Conductores y aisladores. Capacitores. |
|
5 |
20/09 |
Separación de variables en coordenadas cartesianas y cilíndricas. Esfera conductora en un campo eléctrico. |
|
6 |
27/09 |
Método de imágenes y potencial de una distribución dipolar. Campo desplazamiento. Esfera dieléctrica en un campo eléctrico externo. |
|
7 |
04/10 |
Teoría microscópica de dieléctricos. Langevin. Debye. Energía electrostática. Definición de corriente eléctrica. |
|
8 |
11/10 |
Magnetostática. Ley de Ohm. Solenoide. Fórmulas de discontinuidad. Expansión multipolar del vector potencial. Dipolo magnético. |
|
9 |
18/10 |
Medios materiales. Magnetización. Campo e inducción magnéticos. Esfera de permitividad en campo magnético externo. Esfera magnetizada. |
|
10 |
25/10 |
Ley de Faraday. Torque en espiras. Energía magnética. Paradoja de Maxwell. |
|
11 |
01/11 |
Vector de Poynting. Energía. Ondas planas. Medios materiales. Ley de Snell. Ecuación de Fresnel. |
|
12 |
08/11 |
Ángulo de Brewster. Medios conductores. Atenuación. Ondas en conductores. Materiales dispersivos. Velocidad de fase. Incidencia normal de onda sobre conductor. |
|
13 |
15/11 |
Medios dispersivos. Modelo p/E(ω). Analogía con circuitos. Incidencia sobre conductor perfecto. |
|
14 |
28/11 |
Guías de onda: ecuaciones. Condiciones de contorno para guía cuadrada. Modos TE, TM. |
|
15 |
06/12 |
Consultas / Parcial único – primera fecha |
|
16 |
13/12 |
Consultas / Parcial único – segunda fecha |
|
-- |
-- |
--- |
|
17 |
05/02/18 |
Consultas |
|
18 |
12/02/18 |
Parcial único – primera tercera fecha |
|
|
|
|
