Guía docente de Electromagnetismo (2051118)

Tener cursadas las asignaturas de:

• Matemáticas I y II
• Mecánica, Ondas y Termodinámica

y conocimientos de Fundamentos de Física General propios de Bachillerato opción científico-técnico.

Electromagnetismo. Fundamentos Físicos de los dispositivos constituyentes de los circuitos eléctricos y sus aplicaciones en ingeniería.

Objetivos generales:

• Conocer las bases conceptuales del electromagnetismo.
• Conocer las características fundamentales de las magnitudes del electromagnetismo.
• Saber aplicar los conocimientos adquiridos a la resolución de problemas Básicos relacionados con el electromagnetismo.
• Capacidad de interpretación de fenómenos electromagnéticos reales: aproximación y modelado, resolución e interpretación de resultados.
• Desarrollar las habilidades instrumentales y las competencias de tipo práctico, enfrentándose ahora a la complejidad de los sistemas electromagnéticos reales.

Objetivos específicos:

• Saber aplicar el álgebra vectorial, especialmente a campos de fuerzas centrales.
• Conocer los conceptos de potencial y energía potencial electrostática, la relación entre ambos y su aplicación a problemas básicos.
• Saber calcular el campo electrostático por integración directa y aplicando la ley Gauss.
• Saber calcular el campo magnetostático por integración directa y aplicando la ley de Ampère.
• Conocer las leyes fundamentales del campo electromagnético.
• Conocer las propiedades eléctricas y magnéticas de los medios materiales y las magnitudes relacionadas con ellas.

• Comprender el significado de las leyes de Maxwell y sus bases experimentales.
• Saber aplicar las leyes de los circuitos eléctricos de corriente continua y alterna a circuitos eléctricos en régimen estacionario.
• Comprender el funcionamiento del condensador como dispositivo almacenador de energía eléctrica.
• Comprender el proceso de conducción de carga eléctrica y de las leyes que la rigen.

PARTE I. Análisis vectorial

Tema 1. Sistemas de Coordenadas y su transformación.

1. Introducción.
2. Sistemas coordenados.
3. Superficies de coordenadas constantes.
4. Integrales de línea, superficie y volumen.
5. Operadores diferenciales: gradiente divergencia y rotacional.
6. Clasificación de los campos vectoriales

PARTE II. Campo electrostático

Tema 2.Campo electrostático.

1. Carga eléctrica y sus propiedades.
2. La ley de Coulomb.
3. El campo eléctrico: cálculo y líneas de fuerza.
4. Propiedades vectoriales del campo electrostático.
5. Partícula cargada en un campo eléctrico uniforme.
6. Concepto de flujo. La ley de Gauss.
7. Energía potencial eléctrica.
8. Potencial eléctrico. Diferencia de potencial. El dipolo eléctrico
9. Relación entre campo eléctrico y potencial eléctrico.

Tema 3. Campo eléctrico en medios materiales

1. Introducción
2. Los conductores: características fundamentales
3. Los dieléctricos: características fundamentales
4. Campo creado por un dieléctrico polarizado.
5. El vector desplazamiento eléctrico y la permitividad dieléctrica
6. Condiciones de continuidad en la frontera entre medios
7. Condensadores y Capacidad
8. Energía en presencia de dieléctricos

Tema 4. Corriente y Resistencia eléctrica.

1. Introducción
2. Flujo de carga.
3. Resistencia eléctrica y ley de Ohm.
4. Instrumentación de medidas de corriente continua. Amperímetros, voltímetros y watímetros.
5. Energía eléctrica y potencia en corriente continua.
6. Fuerza electromotriz y resistencia interna de una batería.
7. Leyes de Kirchhoff.
8. El Circuito RC serie conectado a una fuente de corriente continua. Carga y descarga de un condensador.

PARTE III. Campo magnetostático.

Tema 5.El campo magnetostático.

1. El campo magnético.
2. Fuerza sobre un conductor con corriente.
3. Momento de fuerza sobre una espira con corriente.
4. Movimiento de cargas en campos magnéticos.
5. La ley de Biot-Savart.
6. La ley de Ampere: aplicaciones.
7. Fuerzas entre corrientes.
8. Flujo magnético y ley de Gauss para el campo magnético.

Tema 6.Campo magnético en la materia.

1. Introducción
2. Campo magnético creado por un cuerpo imanado.
3. La excitación magnética. Susceptibilidad y permeabilidad magnética
4. Medios magnéticos. Diamagnetismo, paramagnetismo y ferromagnetismo
5. Condiciones en la frontera entre medios magnéticos
6. Energía magnética

PARTE IV. Inducción electromagnética. Ecuaciones de Maxwell.

Tema 7 Inducción electromagnética.

1. Introducción y algunas experiencias básicas
2. La ley de Faraday-Henry-Lenz.
3. Generadores y alternadores.
4. Autoinducción e inducción mutua.
5. Energía magnética en un inductor.
6. Asociación serie y paralelo de inductores.
7. Amperímetros y voltímetros en alterna. Valor eficaz
8. El circuito RL serie. Carga y descarga de un inductor.
9. Circuitos en el dominio de la frecuencia. Concepto de fasor.
10. Circuitos de primer orden.
11. Circuitos de segundo orden. El circuito RLC.
12. Energía eléctrica y potencia en corriente alterna.

Tema 8.Las ecuaciones de Maxwell y las ondas electromagnéticas (OEM).

1. Corrientes de desplazamiento.
2. Ecuaciones de Maxwell.
3. La ecuación de onda para el campo eléctrico y el magnético. Ondas electromagnéticas.
4. Intensidad de una OEM.
5. Emisión de OEM.
6. El espectro electromagnético.
7. Radiación electromagnética

Se realizarán 5 sesiones de prácticas, de carácter obligatorio, de entre las siguientes prácticas.

1. Herramientas de análisis y presentación de datos experimentales.
2. Ley de Ohm. Circuitos de corriente continua.
3. Carga y descarga de un condensador.
4. Resistencia y resistividad de un conductor.
5. Los carretes de Helmholtz.
6. Circuitos de corriente alterna. El circuito RC serie
7. Inducción magnética
8. El transformador
9. Balanza de corriente
10. Campo eléctrico y potencial

• Electromagnetismo aplicado a la Ingeniería Electrónica Industrial. Ignacio Sánchez García. 2ªed, Ed. Técnica Avicam Fleming, 2024 (https://granatensis.ugr.es/permalink/34CBUA_UGR/1p2iirq/alma991014736820104990)
• Física Universitaria con física moderna(vol. II). F.W. Sears, et all. 14 ed. Ed. Pearson, 2018. (https://granatensis.ugr.es/permalink/34CBUA_UGR/1p2iirq/alma991014073958704990)
• Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, D. C. Giancoli, Ed Pearson, 2014 (https://granatensis.ugr.es/permalink/34CBUA_UGR/1p2iirq/alma991014287455004990)
• Física para ciencias e ingeniería (vol. 2). Getys, Keller y Skove. McGraw-Hill, 2005. (https://granatensis.ugr.es/permalink/34CBUA_UGR/1p2iirq/alma991001183539704990)
• Física para la ciencia y la tecnología (vol. II). Tipler, Mosca. Ed. Reverté, 2005.
• Física para ciencias e ingeniería(vol. II). Serway, Jewet. Ed. Cengage Learning, 2011. (https://granatensis.ugr.es/permalink/34CBUA_UGR/1p2iirq/alma991008047529704990)

• La Física en problemas.F. González. Ed. Tebar-Flores, 1995.
• Problemas de Física.S. Burbano de Ercilla, E. Burbano de Ercilla y C. Gracia Muñoz. Ed. Tebar, 2004.
• Problemas de electricidad y magnetismo.Maganto, F. J. (2014).Pearson. (https://granatensis.ugr.es/permalink/34CBUA_UGR/1p2iirq/alma991009255609704990)
• Electricidad y magnetismo : 100 problemas útiles. Alcober Bosch, V. (2006). García Maroto editores. (https://granatensis.ugr.es/permalink/34CBUA_UGR/1p2iirq/alma991003165429704990)
• Electricidad y magnetismo : estrategias para la resolución de problemas y aplicaciones.Serrano Domínguez, V. G., Gutiérrez Aranzeta, C., & García Arana, G. (2001). Pearson Educación. (https://granatensis.ugr.es/permalink/34CBUA_UGR/1p2iirq/alma991002155829704990)
• Electricidad y magnetismo : teoría y problemas resueltos.López Fernández, E. J. (n.d.). Ibergarceta. (https://granatensis.ugr.es/permalink/34CBUA_UGR/1p2iirq/alma991014249553004990)

• Física con ordenador. Curso interactivo de Física en Internet: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/elecmagnet.htm
• Hyperphysics.http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/hframe.html

• MD01. EXPOSICIONES EN CLASE POR PARTE DEL PROFESOR. Podrán ser de tres tipos: 1) Lección magistral: Se presentarán en el aula los conceptos teóricos fundamentales y se desarrollarán los contenidos propuestos. Se procurará transmitir estos contenidos motivando al alumnado a la reflexión, facilitándole el descubrimiento de las relaciones entre diversos conceptos y tratando de formarle una mentalidad crítica 2) Clases de problemas: Resolución de problemas o supuestos prácticos por parte del profesor, con el fin de ilustrar la aplicación de los contenidos teóricos y describir la metodología de trabajo práctico de la materia. 3) Seminarios: Se ampliará y profundizará en algunos aspectos concretos relacionados con la materia. Se tratará de que sean participativos, motivando al alumno a la reflexión y al debate. 
• MD02. PRÁCTICAS REALIZADAS BAJO SUPERVISIÓN DEL PROFESOR. Pueden ser individuales o en grupo: 1) En aula/aula de ordenadores: supuestos susceptibles de ser resueltos de modo analítico o numérico. Se pretende que el alumno adquiera la destreza y competencias necesarias para la aplicación de conocimientos teóricos o normas técnicas relacionadas con la materia. 2) De laboratorio/laboratorio virtual: supuestos reales relacionados con la materia, principalmente en el laboratorio aunque, en algunos casos, se podrá utilizar software de simulación a modo de laboratorio virtual. El objetivo es desarrollar las habilidades instrumentales y las competencias de tipo práctico, enfrentándose ahora a la complejidad de los sistemas reales. 3) De campo: se podrán realizar visitas en grupo a empresas relacionadas, con el fin de desarrollar la capacidad de contextualizar los conocimientos adquiridos y su implantación en una factoría, teniendo en cuenta los valores e intereses de la actividad empresarial. 
• MD03. TRABAJOS REALIZADOS DE FORMA NO PRESENCIAL: Podrán ser realizados individualmente o en grupo. Los alumnos presentarán en público los resultados de algunos de estos trabajos, desarrollando las habilidades y destrezas propias de la materia, además de las competencias transversales relacionadas con la presentación pública de resultados y el debate posterior, así como la puesta en común de conclusiones en los trabajos no presenciales desarrollados en grupo. Las exposiciones podrán ser: 1) De problemas o casos prácticos resueltos en casa 2) De trabajos dirigidos 
• MD04. TUTORÍAS ACADÉMICAS: podrán ser personalizadas o en grupo. En ellas el profesor podrá supervisar el desarrollo del trabajo no presencial, y reorientar a los alumnos en aquellos aspectos en los que detecte la necesidad o conveniencia, aconsejar sobre bibliografía, y realizar un seguimiento más individualizado, en su caso, del trabajo personal del alumno. 
• MD05. EXÁMENES. Se incluye también esta actividad, que formará parte del procedimiento de evaluación, como parte de la metodología. 

La evaluación de la asignatura se realizará repartida en tres pruebas :

• Primera prueba (60% de la nota final)
  • Prueba intermedia de teoría y problemas correspondientes a la mitad del temario e instrumentación de laboratorio. Para superar esta prueba es necesario sacar un mínimo del 50% de la nota total ponderada asignada a esta prueba. Esta prueba, una vez superada, podrá ser eliminatoria de materia.
  • Prueba intermedia de teoría y problemas a realizar el día del examen final correspondientes al resto de temas del temario. Para superar esta prueba es necesario sacar un mínimo del 50% de la nota total ponderada asignada a esta prueba.
  • Para aquellos alumnos que no han superado la primera prueba este examen corresponderá a la evaluación de la asignatura completa. Para superar esta prueba es necesario sacar un mínimo del 50% de la nota total asignada a esta prueba.
• Segunda prueba (20% de la nota final)
  • Se evaluará el trabajo en las sesiones prácticas (asistencia obligatoria), entrega y evaluación de los informes de prácticas y examen final de las mismas. Para superar esta prueba es necesario sacar un mínimo del 50% de la nota total asignada a esta prueba.
• Tercera prueba (20% de la nota final)
  • Consistirá en la realización de una prueba de progreso al finalizar cada uno de los tema del temario.

No se podrá superar la asignatura si no se han superado todas y cada una de las pruebas individuales propuestas

La evaluación extraordinaria se realizará mediante examen final único relativo a los contenidos teóricos (70%) y prácticos (30%) de la materia impartida en clase.

La evaluación única final consiste en:

• Una prueba escrita con cuestiones y problemas de la materia impartida (70% de la calificación final).
• Realización de una práctica del temario designada por el profesor y presentación y defensa del informe de ésta (30% de la calificación final).

Siguiendo las recomendaciones de la CRUE y del Secretariado de Inclusión y Diversidad de la UGR, los sistemas de adquisición y de evaluación de competencias recogidos en esta guía docente se aplicarán conforme al principio de diseño para todas las personas, facilitando el aprendizaje y la demostración de conocimientos de acuerdo a las necesidades y la diversidad funcional del alumnado.