62.09. Electromagnetismo B

- Asimilar los principios teóricos que permitan explicar los fenómenos electromagnéticos que tienen que ver con la futura actividad profesional.
- Poder resolver problemas simples, pues estos permiten entender los conceptos operantes en el esquema de resolución de problemas reales.
- Poder plantear problemas de mayor dificultad, en lo posible, ligados con aspectos prácticos de la profesión. - Reconocer que se trata de aplicar modelos físicos para la solución de problemas prácticos, lo que introduce la noción de los límites de aplicabilidad del modelo.
- Analizar aplicaciones tecnológicas en cada capítulo, conociendo tecnología actual y trabajos de investigación y desarrollo.
- Tomar decisiones frente a situaciones problemáticas que permitan una aproximación a la solución del problema propuesto.
- Cumplir con los objetivos del curso en los plazos acordados. - Comunicarse correctamente en forma oral y escrita.

INTRODUCCION. ANÁLISIS VECTORIAL Dimensiones y unidades. Sistema Internacional. Campos escalares y vectoriales. Algebra vectorial. Sistemas de coordenadas. Análisis vectorial. Teorema de Green. Teorema de Helmholtz y las fuentes del campo. Delta de Dirac.
CAMPOS CUASIESTÁTICOS 1 Campo Electrostático. Electrostática en el vacío. Potencial electrostático y trabajo. Campo en conductores y dieléctricos. Ecuaciones de Laplace y Poisson. Soluciones y propiedades. Polarización. Ruptura dieléctrica. Efecto corona. Forma general de la ley de Gauss. Vector desplazamiento. Permitividad. Condiciones de frontera del campo electrostático. Capacidad de conductores. Energía del campo electrostático. APLICACIÓN: Descarga Electrostática (ESD). Método de Imágenes Electrostáticas.
CAMPOS CUASIESTÁTICOS 2 Corriente Estacionaria y Campo Magnetostático. Corriente eléctrica estacionaria. Leyes de Ohm y Kirchhoff. Fem. Resistencia. Tiempo de relajación. Energía y potencia en corrientes estacionarias. Efecto Joule. APLICACIÓN: Mediciones de Resistividad. Puesta a tierra. Magnetostática en el vacío. Fuerzas magnéticas sobre cargas en movimiento. Efecto Hall. El campo magnético de corrientes estacionarias. Ley de Biot-Savart. Potenciales vectorial y escalar magnéticos. Materiales magnetizados. Corrientes y cargas equivalentes de magnetización. Forma general de la ley de Ampère. Flujo magnético. Autoinductancia e inductancia mutua. Fórmulas de Neumann.
MATERIALES MAGNÉTICOS Materiales Magnéticos. Magnetismo en materiales. Diamagnetismo. Paramagnetismo. Imanes. Histéresis. Remanencia, coercividad y máximo producto de la energía. Circuitos magnéticos. Reluctancia. Fuerzas. Materiales magnéticos modernos. Ferritas cerámicas. Samario-cobalto. Neodimio-hierro-boro. Comparación de propiedades. APLICACIONES: Magnetorresistencia. Refrigeración magnética. Levitación diamagnética. Sistemas magnéticos de acondicionamiento de fluidos.
ELECTRODINÁMICA Inducción Electromagnética. Experimentos de Faraday. Ley de Faraday-Lenz. Efecto transformador. Transformador. Corrientes parásitas o de Foucault. Acoplamiento y diafonía (crosstalk). Fem de movimiento. Generador y motor ideales. Energía magnética. Ecuaciones de Maxwell. De Faraday a Maxwell. Corriente de desplazamiento. Conservación de la energía. Teorema de Poynting. Ecuaciones de Maxwell en notación fasorial. Teorema de Poynting en notación fasorial. Teoría de circuitos. Circuitos de constantes concentradas. APLICACIÓN: Superconductividad. Historia. Descripción y teoría. Superconductores de alta temperatura. Cables superconductores. Trenes de levitación magnética (MAGLEV). Inductrack: Maglev sin superconductores.
LÍNEAS DE TRANSMISIÓN Líneas bifilares. Modelo circuital de la línea bifilar. Ondas de tensión y corriente. Energía y potencia. Parámetros circuitales de líneas básicas comunes. Líneas de cinta. Stripline. Microstrip. Líneas de par trenzado. Línea cargada. Coeficientes de reflexión y transmisión de tensión y potencia. Ondas estacionarias. Impedancia y admitancia de onda. Impedancia de entrada. ROE (WSVR). Sobretensiones y sobrecorrientes en una línea. Coeficiente de reflexión generalizado. Línea con generador y carga. Adaptación de líneas. Línea de cuarto de onda. Adaptador (stub). Carta de Smith. Líneas resonantes. Energía y Q. Ancho de banda. Transitorios en líneas. Diagramas de Bewley. Cargas reales y complejas. APLICACIÓN: Reflectometría en el dominio del tiempo (TDR). Aplicaciones.
METODOS NUMERICOS EN BAJA FRECUENCIA Introducción. Problema de potencial. Separación de variables. Coordenadas cartesianas, cilíndricas y esf‚ricas. M‚todo de diferencias finitas. Sobrerrelajación. M‚todo de Monte Carlo. M‚todo de elementos finitos.
PROPAGACION DE ONDAS ELECTROMAGNETICAS Ondas electromagnéticas en el vacío. Ondas elementales planas linealmente polarizadas. Transversabilidad. Impedancia intrínseca. Propagación de potencia. Ondas monocromáticas o armónicas. Vector de onda. Ecuación de Helmholtz. Vector de Poynting y densidad de energía. Valores medios. Ondas no armónicas. Ondas esf‚ricas y cilíndricas elementales. Superposición coherentes e incoherente de ondas. Interferencia. Polarización. Modelos simples de comportamiento electrodinámico de materiales. Diel‚ctricos. Modelo de Drude-Lorentz. Susceptibilidad y permitividad complejas dependientes de la frecuencia. Conductores. Modelo de Drude. Conductividad compleja dependiente de la frecuencia. Plasma. Frecuencia de plasma. Permitividad y conductividad equivalentes. Ondas electromagn‚ticas en medios materiales. Número de onda complejo. Factor de propagación y factor de atenuación. Profundidad de penetración. Velocidad de fase y longitud de onda. Impedancia intrínseca compleja. Energía del campo y propagación de potencia. Propagación en diel‚ctricos sin y con p‚rdidas. Indice de refracción. Conductividad equivalente. Propagación en buenos conductores. Efecto pelicular para ondas planas. Efecto pelicular en conductores cilíndricos. Propagación en un plasma. La ionosfera. Medios dispersivos. Señales de banda angosta. Velocidad de fase y velocidad de grupo. Dispersión normal y anómala. Incidencia normal sobre una interfase. Analogía con la propagación de ondas en una línea cargada. Impedancia de onda. Incidencia sobre un diel‚ctrico sin y con p‚rdidas y sobre un buen conductor. Incidencia sobre una capa material. Incidencia oblicua. Reflexión y refracción. Leyes de Snell. Ecuaciones de Fresnel. Angulo límite o de reflexión total. Angulo de Brewster. Difracción. Principio de Huygens. Difracción por un borde. Zonas de Fresnel.
ONDAS GUIADAS Circuitos, líneas y guías. Modos de Propagación. Ecuaciones generales de las ondas guiadas. Ondas guiadas por planos conductores paralelos. Modos TEM, TM y TE. Frecuencias de corte. Impedancia de onda. Velocidad de fase y velocidad de grupo. Dispersión. Propagación de potencia. P‚rdidas conductoras y factor de atenuación. Guías abiertas. Guiado por desadaptación de impedancia. Guías de capa diel‚ctrica. Nociones de fibra óptica.
RADIACIÓN ELECTROMAGNETICA Y ANTENAS Radiación electromagn‚tica. Potenciales electrodinámicos retardados. Parámetros básicos de una antena. Tipos básicos de radiadores. Radiación dipolar el‚ctrica. Campos de inducción (cercanos) y de radiación (lejanos). Radiación dipolar magn‚tica. Radiador isotrópico. Dipolo el‚ctrico largo. Regla de multiplicación de diagramas. Antenas de onda viajera. Redes o arreglos de radiadores. Diagramas de interferencia. Redes lineales. Formaciones laterales y de punta. Redes en fase. Antenas bicónica, Yagi-Uda y log-periódica. Antenas de abertura. M‚todo de Kirchhoff-Huygens. M‚todo de las corrientes equivalentes. Nociones de radio propagación. Nociones de compatibilidad electromagn‚tica (EMC). Efectos biológicos de los campos electromagn‚ticos (EMF). Radiación ionizante y no ionizante. Efectos sobre la salud humana. Pautas de la ICNIRP. Campos, corrientes inducidas y SAR. Restricciones básicas y niveles de referencia. Informes recientes.
METODOS NUMERICOS EN ALTA FRECUENCIA Ecuación de Helmholtz. Separación de variables en coordenadas cartesianas, cilíndricas y esf‚ricas. M‚todo de diferencias finitas. Sobrerrelajación. Diferencias finitas en el dominio del tiempo (FDTD). M‚todo de momentos (MOM). M‚todo de la matriz de líneas de transmisión (TLM). Ejemplos.

INTRODUCCION. ANÁLISIS VECTORIAL Dimensiones y unidades. Sistema Internacional. Campos escalares y vectoriales. Algebra vectorial. Sistemas de coordenadas. Análisis vectorial. Gradiente. Equipotenciales. Campos conservativos. Flujo y divergencia. Teorema de Gauss. Fuentes escalares del campo. Rotor. Teorema de Stokes. Fuentes vectoriales del campo. Laplaciano. Ecuaciones de Poisson y Laplace. Integral de Poisson. Teorema de Green. Teorema de Helmholtz y las fuentes del campo. Identidades vectoriales. Delta de Dirac.
CAMPOS ELECTRICOS Y MAGNÉTICOS ESTATICOS Carga el‚ctrica. Cuerpos cargados. Inducción electrostática. Ley de Coulomb. Superposición. Campo electrostático. Modelo de acción a distancia y modelo de campo. Líneas de campo. Campo de distribuciones continuas de carga. Divergencia del campo electrostático. Ley de Gauss. Rotor del campo electrostático. Potencial electrostático y trabajo. Campo electrostático ebn conductores y diel‚ctricos. Nociones de triboelectricidad y descarga electrostática (ESD). Fallas, testeo, t‚cnicas de protección y normas. Ecuaciones de Laplace y Poisson. Propiedades básicas de las soluciones. M‚todo de Imágenes. Polarización diel‚ctrica. Modelo elemental. Ruptura diel‚ctrica y efecto corona. Dipolo elemental. Campo lejano. Cuerpos polarizados. Potencial inducido. Vector polarización. Cargas equivalentes de polarización. Forma general de la ley de Gauss. Vector desplazamiento. Susceptibilidad diel‚ctrica y permitividad. Condiciones de frontera del campo el‚ctrico. Capacidad de conductores. Capacitores. Coeficientes de potencial y de capacidad/inducción. Energía electrostática. Energía asociada al campo electrostático. Energía y capacidad. Energía y fuerzas. Corriente el‚ctrica. Vector densidad de corriente. Conservación de la carga. Ecuación de continuidad. Corriente estacionaria y cuasi-estacionaria. Ley de Ohm. Conductividad, resistividad y movilidad. Coeficiente t‚rmico. Fem y resistencia en un circuito. Tiempo de relajación. Potencia y ley de Joule para corrientes estacionarias. Condiciones de frontera para el vector densidad de corriente. Mediciones de resistividad. Aplicaciones geofísicas y de puesta a tierra. Fuerzas magnéticas sobre cargas móviles. Campo de inducción magn‚tica. Fuerza de Lorentz. Fuerza y cupla sobre una corriente. Momento magn‚tico de un circuito. Efecto Hall. Aplicaciones. El campo de inducción magn‚tica debido a una corriente estacionaria. Ley de Biot-Savart. Propiedades del campo de inducción magn‚tica. Ley de Ampère. Potencial vectorial magn‚tico. Ecuación diferencial. Campo dipolar magn‚tico. Potencial escalar magn‚tico. Materiales magnetizados. Vector magnetización. Potencial vectorial creado por materiales magnetizados. Corrientes equivalentes de magnetización. Potencial escalar creado por materiales magnetizados. Cargas equivalentes de magnetización. Campo magn‚tico. Forma general de la ley de Ampère. Susceptibilidad magn‚tica y permeabilidad. Condiciones de frontera para el campo magn‚tico. Flujo magn‚tico. Autoinductancia e inductancia mutua. Fórmulas de Neumann. Materiales magn‚ticos. Diamagnetismo y paramagnetismo. Ferro- y ferrimagnetismo. Imanes. Hist‚resis. Análisis energ‚tico elemental. Remanencia, coercividad y máximo producto BH. Circuitos magn‚ticos. Fuerzas. Materiales magn‚ticos modernos. Ferritas, samario-cobalto y neodimio-hierro-boro. Propiedades, comparación y aplicaciones. Otras aplicaciones. Magnetorresistencia. Aplicación a lectoras magn‚ticas y discos duros. Refrigeración magn‚tica. Levitación diamagn‚tica. Sistemas magn‚ticos de acondicionamiento de fluidos.
ELECTRODINAMICA Y ECUACIONES DE MAXWELL Inducción electromagn‚tica. Ley de Faraday. Efectos transformador y motor. Ejemplos. Energía magn‚tica. Ecuaciones de Maxwell. Conservación de la energía. Teorema de Poynting. Ejemplos. Fasores. Ecuaciones de Maxwell y teorema de Poynting en notación fasorial. Superconductividad. Descripción elemental. Superconductores de alta temperatura. Aplicaciones t‚cnicas. Cables superconductores. Trenes de levitación magn‚tica (Maglev). Inductrack.
LINEAS DE TRANSMISION Guías de onda y líneas. Modelos de campo y circuital de parámetros distribuidos. Línea bifilar ideal. Modelo circuital. Ecuaciones del telegrafista. Ecuación de ondas. Ondas de tensión y corriente. Velocidad de propagación e impedancia característica. Líneas con p‚rdidas. Modelo circuital. Ecuaciones del telegrafista. Soluciones armónicas. Número de onda e impedancia característica complejos. Línea de bajas p‚rdidas. Propagación de potencia. Parámetros circuitales de líneas comunes. Líneas de cinta. Stripline y microstrip. Línea de par trenzado. Línea cargada. Coeficientes de reflexión y transmisión de tensión y potencia. Ondas estacionarias. P‚rdida de retorno. Impedancia y admitancia de onda. Impedancia de entrada. ROE (WSVR). Valores máximo y mínimo de tensión y corriente a lo largo de una línea. Coeficiente de reflexión generalizado. Adaptación de impedancias. Adaptador de cuarto de onda. Adaptador paralelo (stub). Línea con generador y carga. Carta de Smith. Descripción y ejemplos de uso. Líneas resonantes. Frecuencias de resonancia. Energía almacenada. Potencia perdida, Q y ancho de banda. Transitorios en líneas. Diagramas de Bewley. Ejemplos. Aplicación: TDR.
METODOS NUMERICOS EN BAJA FRECUENCIA Introducción. Problema de potencial. Separación de variables. Coordenadas cartesianas, cilíndricas y esf‚ricas. M‚todo de diferencias finitas. Sobrerrelajación. M‚todo de Monte Carlo. M‚todo de elementos finitos.
PROPAGACION DE ONDAS ELECTROMAGNETICAS Ondas electromagn‚ticas en el vacío. Ecuación de D'Alembert. Velocidad de propagación. Ondas elementales planas linealmente polarizadas. Transversabilidad. Impedancia intrínseca. Propagación de potencia. Ondas monocromáticas o armónicas. Frecuencia, periodo, número de onda, longitud de onda. Vector de onda. Ecuación de Helmholtz. Vector de Poynting y densidad de energía. Valores medios. Ondas no armónicas. Ondas esf‚ricas y cilíndricas elementales. Superposición coherentes e incoherente de ondas. Interferencia. Nociones de interferometría e interferómetros. Aplicaciones. SAR y speckle. Polarización. Nociones de polarizadores y electroóptica. Modelos simples de comportamiento electrodinámico de materiales. Diel‚ctricos. Modelo de Drude-Lorentz. Susceptibilidad y permitividad complejas dependientes de la frecuencia. Relaciones de Kramers-Krönig. Causalidad. Conductores. Modelo de Drude. Conductividad compleja dependiente de la frecuencia. Plasma. Frecuencia de plasma. Permitividad y conductividad equivalentes. Ondas electromagn‚ticas en medios materiales. Número de onda complejo. Factor de propagación y factor de atenuación. Profundidad de penetración. Velocidad de fase y longitud de onda. Impedancia intrínseca compleja. Energía del campo y propagación de potencia. Propagación en diel‚ctricos sin y con p‚rdidas. Indice de refracción. Conductividad equivalente. Propagación en buenos conductores. Efecto pelicular para ondas planas. Efecto pelicular en conductores cilíndricos. Propagación en un plasma. La ionosfera. Medios dispersivos. Señales de banda angosta. Velocidad de fase y velocidad de grupo. Dispersión normal y anómala. Incidencia normal sobre una interfase. Analogía con la propagación de ondas en una línea cargada. Impedancia de onda. Incidencia sobre un diel‚ctrico sin y con p‚rdidas y sobre un buen conductor. Incidencia sobre una capa material. Recubrimientos antirreflectivos. Recubrimiento de cuarto de onda. Ancho de banda. Cámaras anecoicas. Incidencia oblicua. Reflexión y refracción. Leyes de Snell. Ecuaciones de Fresnel. Angulo límite o de reflexión total. Angulo de Brewster. Difracción. Principio de Huygens. Difracción por un borde. Zonas de Fresnel.
ONDAS GUIADAS Circuitos, líneas y guías. Modos de Propagación. Ecuaciones generales de las ondas guiadas. Ondas guiadas por planos conductores paralelos. Modo TEM. Analogía con el modelo de parámetros distribuidos. Modo TM. Modos normales. Frecuencias de corte. Impedancia de onda. Velocidad de fase y velocidad de grupo. Dispersión. Modo TE. Consideraciones energ‚ticas. Propagación de potencia. P‚rdidas conductoras y factor de atenuación. Guías abiertas. Guiado por desadaptación de impedancia. Guías de capa diel‚ctrica. Nociones de fibra óptica.
RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA Y ANTENAS Radiación electromagnética. Campos originados por fuentes electrodinámicas. Potenciales electrodinámicos. Condición de Lorentz. Potenciales retardados. Parámetros básicos de una antena: resistencia de radiación, diagrama de radiación, potencia media radiada, área de haz, directividad, ganancia, impedancia de entrada y área efectiva. Tipos básicos de radiadores. Radiación dipolar eléctrica. Dipolo eléctrico corto. Campos de inducción (cercanos) y de radiación (lejanos). Radiación dipolar magn‚tica. Radiador isotrópico. Campo de radiación lejano de un radiador fuera del origen. Dipolo eléctrico largo. Regla de multiplicación de diagramas. Influencia de la tierra. Antenas de onda viajera. Redes o arreglos de radiadores. Diagramas de interferencia. Redes lineales. Formaciones laterales y de punta. Redes en fase. Antenas bicónica, Yagi-Uda y log-periódica. Antenas de abertura. M‚todo de Kirchhoff-Huygens. Relación entre el campo lejano y el campo sobre la abertura. Método de las corrientes equivalentes. Nociones de radio propagación. Fórmula de Friis. Nociones de compatibilidad electromagnética (EMC). Susceptibilidad, inmunidad y compatibilidad. Fuentes de interferencia. Interferencia radiada y conducida. Normas. Efectos biológicos de los campos electromagn‚ticos (EMF). Espectro electromagnético. Radiación ionizante y no ionizante. Efectos sobre la salud humana. Organismos internacionales de control. Metodología de la investigación y evaluación de riesgos. Pautas de la ICNIRP. Campos, corrientes inducidas y SAR. Restricciones básicas y niveles de referencia. Informes recientes. Estudios publicados sobre campos estáticos, de frecuencia industrial y telefonía celular.
MÉTODOS NUMÉRICOS EN ALTA FRECUENCIA Ecuación de Helmholtz. Separación de variables en coordenadas cartesianas, cilíndricas y esféricas. Método de diferencias finitas. Sobrerrelajación. Diferencias finitas en el dominio del tiempo (FDTD). Celda de Yee. M‚todo de momentos (MOM). Sistemas lineales y funciones de base. M‚todo de Galerkin. Aplicación a antenas. M‚todo de la matriz de líneas de transmisión (TLM). Ejemplos.

• Parcial 20/10/2003 - 1er Oportunidad
• Parcial 10/11/2004 - 2da Oportunidad
• Parcial 13/11/2004 - 2da Oportunidad
• Parcial 10/12/2004 - 3er Oportunidad
• Parcial 06/07/2007 - 3er Oportunidad
• Parcial 1º Cuat 2013 13/04/2013 - 1º Parte
• Parcial 1º Cuat 2013 11/05/2013 - 2º Parte

• Final 15/07/2005
• Final 19/08/2005
• Final 16/12/2005
• Final 17/02/2006
• Final 07/07/2006
• Final 11/08/2006
• Final 18/08/2006
• Final 16/02/2007
• Final 06/07/2007

1. Trabajo Práctico Nº1 - 2006

1. Trabajo Práctico Nº2 - 2006