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Timestamp: 2017-11-22 10:58:53+00:00

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Código: E0202
Última Actualización de la Asignatura: 10/02/2016
Ing.Barbieri, Maria Beatriz bbarbieri@iitree-unlp.org.ar
Mag.Corasaniti, Victor Fabián fcorasaniti@iitree-unlp.org.ar
Ing.Wall, Carlos Alberto caw@iitree-unlp.org.ar
Ing.Barbero, Santiago sbarbero@iitree-unlp.org.ar
Ing.Pardo, Julia Julia Pardo [jpardo@iitree-unlp.org.ar]
Introducir las nociones básicas de "campos" y "ondas" y dar manejo operativo práctico de las mis-mas para la resolución e interpretación de fenómenos y dispositivos utilizados en ingeniería eléctrica-electrónica por vía de analogías, en otros campos tales como la transmisión de calor, movimiento laminar de fluídos, propagación de sonido etc.En el desarrollo de "ondas" se pondrá énfasis en la interpretación física de la propagación y radiación electromagnética, dando indicios sobre sus aplica-ciones técnicas como vehículo de "energía", y de "información".
1) Electrostática.2) Corrientes Estacionarias. Ley de Ohm.3) Magnetostática. 4) Corrientes y campos variables en el tiempo. 5) Leyes de Maxwell.6) Propagación de Ondas. 7) Radiación.
Tema 1. Introducción. Conceptos de "campo" en la Física. Campos escalares y campos vectoriales. Elementos del análisis vectorial divergencia, rotacional y gradiente. Ejemplos físicos. Teoremas fun-damentales del análisis vectorial relativos a los campos Gauss, Stokes, etc. Su significación física. Coordenadas de referencia: cartesianas, cilíndricas, esféricas.
Tema 2. Electrostática. Carga eléctrica. Ley de Coulomb. Campo eléctrico. Potencial electrostático. Ley de Gauss. Dipolo eléctrico. Ecuaciones de Poisson y Laplace. Unicidad de solución. Líneas de campo y líneas equipotenciales. Ortogonalidad. Dieléctricos y conductores. Condiciones de contorno. Cargas lineales, superficiales y volumétricas. Resolución de campo en configuraciones de alta sime-tría: esférica, cilíndrica. Planteos analíticos. Método de las imágenes. Resolución numérica por dife-rencias finitas. Potencial de cilindros paralelos. Sistemas de varios conductores. Coeficientes de po-tencial. Campo electrostático. Polarización. Tubos de flujo. Fuerza y energía en el campo electrostáti-co. Capacidad.
Tema 3. Conducción. Corrientes estacionarias. Naturaleza de la corriente eléctrica. Ecuación de con-tinuidad. Conductores imperfectos. Ley de Ohm. Resistencia. Leyes de Kirchoff. Introducción a los circuitos eléctricos. Disipación de energía en el campo de corrientes de conductores imperfectos. Concepto de campo eléctrico no conservativo y campo eléctrico efectivo. Comparación con el campo electrostático. Analogía entre el campo de corrientes estacionarias sin fuentes de fem y el campo electrostático. Resolución de problemas de conducción eléctrica por analogía con los electrostáticos correspondientes.
Tema 4. Campo magnético de corrientes estacionarias (Magnetostática). Fuerza magnética sobre una carga eléctrica en movimiento. Fuerza de Lorentz. Definición de inducción magnética. Concepto de corriente elemental. Ley de Ampere. Ley de BiotSavart. El potencial vectorial magnético. Su utili-zación en la resolución de campos magnéticos. Potencial escalar magnético en espacios sin corrien-tes. Analogía con el campo electrostático y limitaciones de la analogía. Aplicación a problemas técni-cos típicos. Materiales magnéticos. Magnetización. Intensidad magnética, condiciones de contorno. Ferromagnetismo; alinealidad e histéresis. Imanes permanentes. Introducción a los circuitos magnéti-cos. Analogías con los circuitos eléctricos.
Tema 5. Corrientes lentamente variables. Fundamentos del campo electromagnético. Inducción elec-tromagnética. Ley de Faraday. Autoinductancia e inductancia mutua. Corrientes inducidas. Energía de un sistema de corriente estacionaria. Bobinas. Campos cuasiestacionarios. Ecuaciones de Maxwell. Corrientes de desplazamiento. Continuidad de la corriente eléctrica. Variación sinusoidal de las co-rrientes. Vinculación de la teoría de campos con la teoría de circuitos. Expresión generalizada de las leyes de Kirchoff. Propiedades de los materiales conductores resistivos y magnéticos en un campo electromagnético cuasiestacionario. Corrientes de Foucault.
Tema 6. Ondas electromagnéticas. Ondas planas y esféricas en medios homogéneos. Solución de las ecuaciones de Maxwell para el espacio libre. Campo eléctrico y magnético. Polarización. Propa-gación en un medio conductor y en un dieléctrico. Energía del campo electromagnético. Vector de Poynting. Interpretación del flujo de energía en los circuitos. Ejemplos técnicos típicos. Potencia y vector de Poynting. Reflexión y refracción de ondas planas y esféricas. Condiciones de contorno. Efecto pelicular. Reflexiones en un conductor y en un dieléctrico.
Tema 7. Radiación, antenas, líneas y guías de onda. Potenciales electrodinámicos. Radiación. Ante-na corta. Deducción de las ecuaciones de campo eléctrico y magnético. Zona lejana y cercana. Po-tencia de irradiación. Impedancia de irradiación. Representación polar del campo eléctrico. Líneas. Ecuaciones fundamentales. Casos típicos. Impedancia característica. Guías de onda. Propagación entre dos planos paralelos. Modo transversal electromagnético. Velocidades de fase y de grupo. Frecuencia de corte.
Hammond. Electromagnetismo Aplicado. Editorial Labor. Barcelona, 1976. (Separata en el CEILP)
Reitz y Milford. Fundamentos de la teoría electromagnética. Uthea. México, 1969.
Netushil y Polivanov. Principios de Electrotecnia. Tomo III: Teoría del campo electromagnético. Ed. Nuestro Tiempo. Buenos Aires, 1965.
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Krauss. Electromagnetismo. 3ª Ed. (1ª en español). McGraw Hill. México, 1986. (Biblioteca)
Feynman et all. Física. Vol.II: Electromagnetismo y materia. Edición Bilingüe. Fondo Educativo Interamericano, 1973.
Ramo, Whinnery y Van Duzer. Fields and waves in communication electronics. John Wiley. New York, 1975.
Panofsky y Phillips. Classical electricity and magnetism. Addison Wes-ley, 1955.
Skitek y Marshall. Electromagnetic concepts and applications. Pren-tice-Hall, 1982.
David Cheng. Fundamentos de electromagnetismo para ingeniería. Editorial Addison-Wesley Iberoamericana 1997.
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Dadas las características de la asignatura, las actividades prácticas basan en la resolución de pro-blemas.Se trata de enfocar los contenidos a problemas reales de ingeniería que se encuentran divididos en doce módulos de cuatro horas de duración cada uno.
El desarrollo del curso se basa en los conocimientos elementales de Electricidad y Magnetismo impartidos en Física II, enfocados con el formalismo del análisis vectorial y haciendo permanente referencia a las relaciones macroscópicas versus microscópicas (fenomenología "medible"/ expresión diferencial).
Los problemas de la ejercitación se eligen de tal modo que, aún presentando alto grado de simetría y sencillez necesaria para hacerlos accesibles al nivel del curso, respondan a modelos relativamente simplificados de casos de aplicación tecnológica realista.
En ciertos casos es conveniente ilustrar los principios fundamentales que se exponen por medio de "experiencias demostrativas".
Estas experiencias pueden diseñarse sobre la base de modelos físicos o numéricos: ej., la resolución de las ecuaciones de Laplace en forma discreta utilizando mallas de resistencias o por medio de un cálculo digital con diferencias finitas o con elementos finitos.
Además se realiza experiencias demostrativas en el laboratorio de AT de la FI-UNLP de medición de campo Eléctrico y Magnético de baja frecuencia, y medición de descarga parciales en equipamiento eléctrico, como forma de mostrar la aplicación de la teoría desarrollada.
El Curso está dividido en dos módulos temáticos, los cuales son desarrollados en clases teóricas y prácticas.Las clases teóricas consisten en la exposición de los temas establecidos en el programa. Las clases prácticas consisten en el desarrollo de problemas pre-seleccionados por la Cátedra, y de problemas presentados por los alumnos.Además de las clases teóricas y prácticas, se prevén horarios de consulta, en los que el alumno dispondrá de la ayuda del personal docente de la Cátedra. A los efectos de una adecuada evaluación del conocimiento de los alum-nos, se han previsto 2 (dos) evaluaciones parciales, una para cada mó-dulo en que se subdivide la materia, con 2 (dos) fechas prefijadas para cada uno, de acuerdo a la ordenanza 028 /2002 del HCD. El Alumno podrá hacer uso, en caso de requerirlo, de las dos fechas para cada módulo. Al finalizar el dictado de los dos módulos y sus correspondientes exámenes parciales, habrá una fecha adicional en la cual se podrá recuperar uno y sólo uno cualquiera de los dos módulos (a elección del alumno), de acuerdo a la Ordenanza 028/02 del HCA. Se ha adoptado como método de evaluación el Sistema Multiple Choice (Múltiples Elecciones). Cada evaluación comprenderá temas teóricos y prácticos. Se realizan 20 preguntas, cada una de ellas con varias respuestas propuestas, y solamente una válida. El alumno debe señalar (de forma clara) aquella respuesta que considere, a su juicio, correcta. A cada pregunta bien contestada, se le asignará 0,5 (medio) punto. A cada pregunta sin contestar, se le asignará 0 (cero) punto. A cada pregunta mal contestada, se le asignará -0,25 (menos un cuarto) punto. La nota mínima para aprobar una evaluación, es de 4,0(cuatro) puntos sobre un máximo de 10 (diez) puntos.Todos los alumnos que aprueben los 2 (dos) Módulos, y obtengan un promedio mayor o igual a 6 (seis) puntos entre los dos MODULOS aprobarán la materia por promoción directa. Los alumnos que obtengan una nota igual o mayor a 4,0 puntos (al menos en alguna de las fechas) en CADA MODULO, pero que en promedio no alcancen los 6(seis) puntos tendrán derecho a rendir examen final según la reglamentación vigente.
Notas de curso realizadas por personal de la cátedra. Centro de Estudiantes de Ingeniería U.N.L.P. -- Electrostática. - Representación macroscópica de las propiedades magnéticas de la materia.- Ecuaciones de Maxwell, propagación de ondas planas, y vector de Poynting. - Corrientes y campos variables con el tiempo en los conductores.- Líneas de transmisión de energía. Relación entre teoría de Campo y de circuitos
Se publican también las filminas de las clases teóricas y prácticas, autoevaluaciones y las referencias de cada tema a la bibliografía correspondiente

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