PROGRAMA FISICA·3
2do Cuatrimestre de 2012
Héctor Kelly
1 ELECTROSTATICA
1a) CARGAS EN EL VACIO
Fenómenos electrostáticos cualitativos. Electrización por frotamiento. Series tribológicas. Naturaleza atómica de la materia. Ley de Coulomb. Unidades. Campo eléctrico. Campo de una carga puntual aislada. Sistema de cargas puntuales: principio de superposición. Distribuciones de carga discreta y continua. Ejemplos. Potencial electrostático. Carácter conservativo del campo eléctrico. Teorema de Gauss. Las ecuaciones diferenciales del campo: ecuaciones de Poisson y Laplace. Significado de la divergencia y el rotor. Método de imágenes: ejemplos. Ejemplos.
Energía de un sistema de cargas. Densidad de energía electrostática. Potencial de una distribución localizada de cargas: desarrollo multipolar. El dipolo eléctrico. Fuerza, momento y energía de un dipolo en un campo inhomogéneo.
2b) CONDUCTORES
Conductores ideales. Descripción cualitativa. Inducción de cargas. Campo eléctrico dentro y fuera de un conductor. Blindaje electrostático. Efecto punta. Campo de ruptura y rigidez dieléctrica. Generador de Van der Graaf.
Coeficientes de capacidad. Simetría de los coeficientes. El condensador (o capacitor). Energía de un condensador cargado, fuerza de atracción entre sus placas. Conexiones simples de condensadores: serie y paralelo. Instrumental electrostático.
2c) DIELECTRICOS
Descripción cualitativa. Efecto del campo eléctrico sobre átomos y moléculas: polarización. Dipolos permanentes e inducidos. Distribución continua de dipolos puntuales: desplazamiento eléctrico, densidad equivalente de cargas. Relación entre desplazamiento, polarización y campo eléctrico. Permitividad y susceptibilidad dieléctrica. Condiciones de contorno en la superficie de separación entre dos medios dieléctricos. Ferroelécricos. Temperatura de Curie.
3 CORRIENTE CONTINUA
3a) MOVIMIENTO DE CARGAS
Movimiento de cargas. Líneas, tubos y elementos de corriente. Densidad de corriente y corriente eléctrica para una o varias especies de portadores de carga. Conservación de la carga: ecuación de continuidad. Campo eléctrico no conservativo. Diferencia de potencial y fuerza electromotriz (fem).
Teoría elemental de la conducción eléctrica. Ley de Ohm. Conductividad y resistividad, variación con la temperatura. Potencia involucrada en el movimiento de cargas.
Descripción cualitativa de los efectos termoeléctricos. Fotoelectricidad y piroelectricidad. Conducción de electricidad en líquidos. Descripción cualitativa de pilas voltaicas.
3b) CORRIENTE CONTINUA
Ley de Joule. Resistencia y conductancia. Conexiones simples de resistencias: serie, paralelo. Ramas, nodos y mallas. Leyes de Kirchhoff. Resolución de circuitos. Ejemplos.
Teoremas generales de circuitos: de superposición, de Thevenin. Fuentes reales: resistencia interna. Potencia disipada y máxima transferencia de potencia. Divisores de tensión y corriente. Circuito puente: equilibrio y máxima sensibilidad. Medición de voltaje, corriente y resistencia.
4 MAGNETOSTATICA
4a) CORRIENTES ESTACIONARIAS
Corrientes estacionarias. Elementos de corriente y carga en distribuciones continuas. Fuerzas entre cargas en movimiento. Ley de Ampere. Ley de Biot-Savart. Campo magnético. Principio de superposición e invariancia de la fuerza de Lorentz. Definición del Ampere. Ejemplos de cálculo de campo magnético.
Las ecuaciones integrales y locales del campo magnético. El potencial vectorial. El monopolo magnético. Fuerzas y momentos sobre una espira en presencia de un campo magnético exterior. Energía de una espira conductora en un campo exterior.
Energía magnética. Coeficientes de inductancia.
4b) MOVIMIENTO DE CARGAS
El movimiento de cargas en campos: ley de Newton y sus consecuencias para cargas puntuales. Experiencia de Millikan. Filtro de velocidades. Enfoque helicoidal. Descripción cualitativa del ciclotrón, betatrón y espectrómetro de masas. Frecuencia de Larmor. Efecto Hall.
4c) MAGNETISMO MATERIAL
Medios magnéticos. Efecto del campo magnético sobre átomos y moléculas: polarización. Dipolos magnéticos permanentes e inducidos. Distribución continua de dipolos puntuales: magnetización, densidad equivalente de corrientes. Relación entre excitación magnética, magnetización y campo magnético. Susceptibilidad magnética. Condiciones de contorno en la superficie de separación entre dos medios magnéticos. Energía y fuerza en medios magnéticos.
Ferromagnetismo. Descripción cualitativa. Histéresis. Circuitos magnéticos. Imanes permanentes. Temperatura de Curie. Campo magnético terrestre.
5) INDUCCION ELECTROMAGNETICA
Ley de Farday-Lenz. Fuerza electromotriz inducida. Inducción en medios continuos: corrientes de Foucalt. Trabajo realizado durante un ciclo de histéresis. Acoplamiento inductivo de circuitos. Energía electromagnética. Instrumental electromagnético.
Generalización del teorema circuital de Ampere: corriente de desplazamiento. Ecuaciones de Maxwell. Ondas planas en el vacío. Vector de Pointing, transferencia de energía.
6) TRANSITORIOS
Circuito RC serie: carga y descarga de capacitores. Circuito RL serie. Circuito RLC serie: comportamiento sub-amortiguado, sobre-amortiguado y amortiguamiento crítico. Ejemplos.
7) CORRIENTE ALTERNA
Amplitudes complejas: tensión, corriente e impedancia. Valores eficaces. Ley de Ohm y leyes de Kirchhoff. Potencia media disipada. Máxima transferencia.
Circuito RLC serie. Resonancia, factor de mérito, ancho de banda. Circuito RLC paralelo: antiresonancia. Puentes de corriente alterna. Transferencia en circuitos de cuatro terminales.
Circuitos acoplados. Transformador ideal.
