1. Objectius i programa de l'assignatura

Objectius

Proporcionar a l'estudiant coneixements bàsics sobre una part important de la Física: l'electromagnetisme. En concret, s'estudia l'electrostàtica, magnetisme, corrent elèctric (continu i altern), els fenòmens d'inducció electromagnètica, les equacions de Maxwell i la seva interpretació i conseqüències (ones electromagnètiques).

Programa

• INTRODUCCIÓ. CAMPS ESCALARS I VECTORIALS
  • Interès de la Física III per a la formació de l'enginyer industrial. Continguts de l'assignatura i relació amb altres assignatures de la carrera.
  • Repàs de conceptes matemàtics: la seva aplicació a la Física i el seu significat intuitiu: Càlcul diferencial per a camps escalars i vectorials. Derivada temporal i espacial: Operadors gradient, divergència, rotacional i Laplaciana. Càlcul integral: Integrals de línia, de superfície i de de volum. Teorema de la divergència de Gauss i teorema de Stokes. (Teorema de Helmholtz).
  • Coordenades cilíndriques i esfèriques.
• ELECTROSTÀTICA.
  • Introducció. La càrrega elèctrica.
  • Llei de Coulomb. Principi de superposició.
  • Camp elèctric. Línies de camp.
  • Distribucions continues de càrrega.
  • Llei de Gauss.
  • Potencial electrostàtic. Superfícies equipotencials.
  • Treball i energia.
  • Equacions diferencials per al camp elèctric i el potencial.
  • Dipol elèctric: camp creat i forces sobre el dipol.
  • Conductors: Conductor aïllat. Capacitat. Conductor sotmès a un camp exterior. influència electrostàtica. Conductor amb cavitat interior. Apantallament electrostàtic ("Gàbia de Faraday"). Sistemes de conductors: Condensadors. Associació de condensadors.
  • Influència dels medis materials dielèctrics: Polarització, camp de desplaçament, constant dielèctrica. Condensadors amb medis dielèctrics.
  • Condicions de contorn.
• CORRENT ELÈCTRIC CONTINU.
  • Tipus de corrents elèctrics.
  • Intensitat i densitat de corrent.
  • Equació de continuitat.
  • Corrent continu en conductors. Llei d'Ohm. Conductivitat i resistivitat dels diferents tipus de materials.
  • Resistència. Associació de resistències. Resistències comercials.
  • Dissipació d'energia. Efecte Joule.
  • Generadors. Força electromotiu. Camp elèctric equivalent.
  • Associació de generadors.
  • Receptors. Força contra-electromotriu.
  • Circuits amb generadors, receptors i resistències. Lleis de Kirchhoff.
• MAGNETOSTÀTICA.
  • Força entre circuits de corrent estacionaris. Llei d'Ampère.
  • Camp d'inducció magnètica B. Llei de Biot i Savart.
  • Força exercida per un camp magnètic sobre un corrent estacionari.
  • Exemples bàsics: Camp creat per fils i espires conductores i solenoids. Moment i dipol magnètics. Força entre tus conductors rectilinis. Força exercida per un camp uniform sobre fils i espires. Cas de camp no uniform.
  • Forma integral de la Llei d'Ampère. Aplicació.
  • Força magnètica sobre una càrrega elèctrica mòbil. Freqüència ciclotrònica.
  • Equacions diferencials per a B. Conseqüència sobre les línies de camp magnètic.
  • Potencial vector.
• INDUCCIÓ ELECTROMAGNÈTICA.
  • Força electromotriu induïda. Llei d'Henry-Faraday.
  • Causes possibles de variació del flux magnètic a través d'un circuit.
  • Llei de Lenz.
  • Exemples pràctics bàsics: desplaçament i rotació d'espires. Corrents de Foucault.
  • Camp elèctric induït.
  • Coeficients d'inducció. Autoinducció.
  • Energia emmagatzemada en un camp magnètic.
  • Relació entre energia i força magnètica.
  • Influència dels medis materials. Camp magnètic H. Materials ferromagnètics.
  • Imants, transformador, circuits magnètics.
• CORRENTS DEPENDENTS DEL TEMPS.
  • Circuits RC. Càrrega i descàrrega d'un condensador. Circuits RL.
  • Circuits LC i RLC. Corrents oscil.lants.
  • Corrent altern: Càlcul de la intensitat. Reactància, impedància. Introducció als fasors i a la notació complexa. Associació d'impedàncies. Potència consumida. Valors eficaços.
• EQUACIONS DE MAXWELL.
  • Corrent de desplaçamnent.
  • Equacions de Maxwell de l'Electromagnetisme.
  • Conseqüències: Equació d'ones.
  • Transversalitat dels camps elèctric i magnètic.