Electromagnetismo I

Es difícil sobrevalorar la importancia del Electromagnetismo en la formación de un estudiante de Física. Es importante en sí mismo, pero también por su influencia en otras disciplinas. Por ello entendemos todas las asignaturas obligatorias, teóricas y experimentales, dentro de la titulación de grado en Física asignadas al Área de Electromagnetismo de la USC, como un bloque compacto. Nuestro objetivo será que al finalizar todo este conjunto de asignaturas, los estudiantes alcancen un nivel de competencias alto en esta disciplina básica.

Entendemos además que, a lo largo del plan de estudios del grado en Física, hay asignaturas que necesitarán de conocimientos específicos de Electromagnetismo. Por ello trataremos de diseñar todas nuestras materias de forma que encajen armónicamente con el conjunto de las asignaturas del Área pero a su vez respondiendo a las necesidades del resto de asignaturas obligatorias y sin solapamiento con ellas.

Dentro de este contexto, Electromagnetismo I tratará del estudio del campo eléctrico en el vacío y en medios materiales, fundamentos de la teoría del potencial y corriente eléctrica.

Son objetivos generales de este curso:

Alimentar el interés de los estudiantes por la observación, interpretación y conocimiento de los fenómenos físicos.

Introducir los conceptos y métodos básicos del Electromagnetismo necesarios para el estudio y solución de problemas de electrostática.

Resultados del aprendizaje:

Tras cursar la materia el estudiante habrá aprendido a:

Comprender y manejar con claridad el método y los principios básicos del Electromagnetismo así como la terminología que le es propia.

Saber aplicar estos conocimientos teóricos a la resolución de problemas prácticos.

Conocer las interrelaciones entre el Electromagnetismo con las distintas partes de la Física, resaltando sus principios unificadores.

Comprender la relevancia del Electromagnetismo para la Ciencia y Tecnología actuales.

CAMPO ELECTROSTÁTICO. Ley de Coulomb. Campo electrostático. Divergencia del campo electrostático. Teorema de Gauss. Utilización del teorema de Gauss para el calculo de campos. Rotacional del campo electrostático. Teorema de Helmholtz. Condiciones de frontera.

POTENCIAL ELECTROSTÁTICO. Potencial electrostático. Ecuaciones de Poisson y Laplace. Condiciones de frontera para el potencial. Teoremas relevantes. Unicidad del potencial. Cálculo del potencial en problemas de muy alta simetría. Desarrollo multipolar del potencial.

CONDUCTORES EN EQUILIBRIO ELECTROSTÁTICO. Propiedades básicas de los conductores. Sistemas de conductores. Condensadores, capacidad. Fuerza sobre la superficie de un conductor.

MÉTODOS DE CÁLCULO DEL POTENCIAL. Método de las imágenes. Método de separación de variables. Método de funciones analíticas de variable compleja.

MEDIOS DIELÉCTRICOS. Polarización. Campo eléctrico de un objeto polarizado. Desplazamiento eléctrico. Condiciones de frontera. Dieléctricos lineales.

ENERGÍA Y FUERZAS EN ELECTROSTÁTICA. Trabajo y energía en electrostática. Energía de una distribución de cargas en el vacío. Energía en función de los campos. Energía y fuerzas en presencia de conductores. Energía y fuerzas en presencia de dieléctricos. Presión sobre la superficie de separación de dos medios. Consideraciones termodinámicas,

CORRIENTES ELÉCTRICAS. Densidad de corriente e intensidad de corriente. Ecuación de continuidad. Corrientes estacionarias.
Medios óhmicos. Generadores, fuerza electromotriz. Trabajo y potencia. Corrientes no estacionarias.

Bibliografía básica y complementaria


Bibliografía básica:

Libros de teoría:

- Feynman, R., Leighton, R. y Sands, M., Fisica, vol II (Electromagnetismo y Materia) (3 A00 19 A/2).
- Griffiths, D. J., Introduction to Electrodynamics, 4th ed, Prentice Hall, 2013, (3 A41 71).
- Griffiths, D. J., Introduction to Electrodynamics, 5th ed, Cambridge University Press, 2023, (A41 312).
- Purcell, E. M., Morin, D.J., Electricity and Magnetism, Cambridge University Press, 2013. (3 A41 129).
- Rodríguez, M., González, A., Bellver, C., Campos Electromagnéticos, 2ª ed, Ed. Universidade de Sevilla, 1999. (3 A41 61).
- Wangsness, R. L., Electromagnetic Fields, 2º ed, John Wiley and Sons, 1986. (3-A41-11A).
- Zangwill, A, Modern Electrodynamics, Cambridge University Press, 2013. (3-A41-124).

Libros de problemas:

- Benito, E., Problemas de Campos Electromagnéticos, Ed Ac, 1976. (3 A41 47)
- López Rodríguez, Victoriano. Problemas resueltos de Electromagnetismo, Centro de Estudos Ramón Areces, 2003. (3 A41 37)
- González, A. Problemas de campos electromagnéticos, Serie Schaum, Mc Graw Hill, 2005. (3 A41 92). (Una muy buena colección de apuntes de teoría y problemas del mismo autor puede ser encontrada en http://laplace.us.es/campos/ )
- Felisa López Cubero, Eloísa López Pérez, 100 Problemas de Electromagnetismo. Alianza, 1997. (3 A41 64).


Bibliografía complementaria:

- Costa Quintana, Juan, Interacción electromagnética: teoría clásica, Reverté, 2007 (3 A41 101).
- Cheng, David K., Fundamentos de Electromagnetismo para ingeniería, Addison-Wesley, 1997 (3 A41 73).
- Edminister, Joseph A., Electromagnetismo, McGraw-Hill, 1996 (3 A41 49).
- López Rodríguez, Victoriano, Electromagnetismo, Uned 2012.
- Popovic, B. D. Introductory Engineering Electromagnetics, Addison-Wesley, 1973. (Libro de teoría 3 A41 98 A1, Solucionario 3 A41 98 A2).
- Reitz, J. R., Milford, F. J., Christy, R. W., Fundamentos de la teoría electromagnética, Addison-Wesley, 1996. (3 A41 20)
- Zahn, M. Teoría Electromagnética, Interamericana, 1983. (3 A41 39). A versión inglesa deste libro é de libre acceso en http://ocw.mit.edu/OcwWeb/Electrical-Engineering-and-Computer-Science/6… )



Recursos en la red:

- Campos Electromagnéticos, Ingeniería Industrial, Universidad de Sevilla
( http://www.esi2.us.é/DFA/CEMI/home.htm).
- Curso de M. Peskin en Stanford, Physics120, (http://www.slac.stanford.edu/mpeskin/peskin.html).
- Curso de K. T. McDonald en Princeton: (http://www.physics.princeton.edu/mcdonald/examples/#ph501).
- Cursos en abierto de Física do MIT, en particular los distintos cursos de Physics II: Electricity and magnetism con diferentes enfoques.
(http://ocw.mit.edu/OcwWeb/Physics/index.htm)
-Curso de S. Errede, Physics 435 UIUC: http://web.hep.uiuc.edu/home/serrede/P435/P435_Lectures.html
-Curso de S. Errede, Physics 436 UIUC: http://web.hep.uiuc.edu/home/serrede/P436/P436_Lectures.html
- Curso de Mark Jarrell, A Graduate Course on Electrodynamics LSU: http://www.phys.lsu.edu/~jarrell/COURSES/ELECTRODYNAMICS_HTML/course_EM…
- Curso de David Tong, Electromagnetim Cambridge: https://www.damtp.cam.ac.uk/user/tong/em.html


Recursos electrónicos a través de la USC:

En PRELO:
- Electromagnetismo I, Victoriano López Rodríguez, UNED 2013.
- Electromagnetismo II, Victoriano López Rodríguez, UNED 2016.

En libro electrónico:

- Introduction to Electrodynamics David J. Griffiths 3ª Edición, 2012

Las competencias que se espera que los alumnos adquieran en esta asignatura son:

Competencias Básicas y generales

CB1 - Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio.
CB2 - Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio.
CB3 - Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.
CG1 - Poseer y comprender los conceptos, métodos y resultados más importantes de las distintas ramas de la Física, con perspectiva histórica de su desarrollo.
CG2 - Tener la capacidad de reunir e interpretar datos, información y resultados relevantes, obtener conclusiones y emitir informes razonados en problemas científicos, tecnológicos o de otros ámbitos que requieran el uso de conocimientos de la Física.
CG3 - Aplicar tanto los conocimientos teóricos-prácticos adquiridos como la capacidad de análisis y de abstracción en la definición y planteamiento de problemas y en la búsqueda de sus soluciones tanto en contextos académicos como profesionales.

Competencias específicas

CE1 - Tener una buena comprensión de las teorías físicas más importantes, localizando en su estructura lógica y matemática, su soporte experimental y el fenómeno físico que puede ser descrito a través de ellos.
CE2 - Ser capaz de manejar claramente los órdenes de magnitud y realizar estimaciones adecuadas con el fin de desarrollar una clara percepción de situaciones que, aunque físicamente diferentes, muestren alguna analogía, permitiendo el uso de soluciones conocidas a nuevos problemas.
CE5 -Ser capaz de extraer lo esencial de un proceso o situación y establecer un modelo de trabajo del mismo así como realizar las aproximaciones requeridas con el objeto de reducir el problema hasta un nivel manejable. Demostrará poseer pensamiento crítico para construir modelos físicos.
CE6 - Comprender y dominar el uso de los métodos matemáticos y numéricos más comúnmente utilizados en Física
CE8 - Ser capaz de manejar, buscar y utilizar bibliografía, así como cualquier fuente de información relevante y aplicarla a trabajos de investigación y desarrollo técnico de proyectos

Competencias Transversales

CT1 - Adquirir capacidad de análisis y síntesis.
CT2 - Tener capacidad de organización y planificación.
CT5 - Desarrollar el razonamiento crítico.

Se activará un curso en la plataforma Moodle del Campus Virtual. Esto servirá para proveer a los alumnos del material docente necesario para el seguimiento de la asignatura. Asimismo, se creará un grupo de trabajo en Teams para una comunicación remota más eficiente entre docentes y alumnado.

La asignatura está estructurada en 4 horas de clases semanales durante el primer cuatrimestre. Consistirán de un total de 36 horas expositivas en las que se expondrán los contenidos del programa, fomentando en todo momento la participación activa de los estudiantes. Se incluirán en ellas también un buen número de ejemplos. Problemas adicionales serán resueltos en las 18 horas de clases interactivas. Se aconseja a los alumnos la utilización de tutorías; estas podrán ser presenciales o telemáticas, pero siempre con cita previa.

Sistema de evaluación



La nota será dada no sólo por el examen final sino también por la realización de actividades complementarias como la entrega de boletines de problemas y/o la realización de controles intermedios. La nota final será la puntuación máxima de las siguientes opciones:

a) Nota del examen final

b) 30% de las actividades complementarias y 70% del examen final

La asistencia a clase y a las actividades complementarias será recomendable, pero no obligatoria.

El examen final de la asignatura tendrá lugar en la fecha asignada por el decanato de la Facultad de Física.

Para los casos de realización fraudulenta de ejercicios o pruebas será de aplicación el recogido en la “Normativa de evaluación del rendimiento académico de los estudiantes y de revisión de calificaciones”.

Artículo 16. Realización fraudulenta de ejercicios o pruebas. La realización fraudulenta de algún ejercicio o prueba exigido en la evaluación de una materia implicará la calificación de suspenso en la convocatoria correspondiente, con independencia del proceso disciplinario que se pueda seguir contra el alumno infractor. Se considera fraudulenta, entre otras, la realización de trabajos plagiados u obtenidos de fuentes accesibles al público sin reelaboración o reinterpretación y sin citas a los autores y de las fuentes.

150 horas aproximadamente: 60 horas presenciales (38 horas de clases expositivas, 18 horas de clases interactivas y 4 horas de tutorías) y las restantes 90 horas de trabajo personal.

El curso se corresponde con un curso de nivel medio de Electromagnetismo. Se recomienda haber superado previamente los cursos de Física General I y II así como todos los Métodos Matemáticos I a IV.