Teoría - Facultad de Ingeniería

FACULTAD DE INGENIERÍA
AREA MECÁNICA Y ELECTRICA
Nombre de la materia : TEORÍA ELECTROMAGNÉTICA
Clave de la materia:
Clave Facultad: 5569
Clave U.A.S.L.P.:
Clave CACEI: CI
Nivel del Plan de Estudios: I.E A: IV No. de créditos: 8
Horas/Clase/Semana: 4
Horas totales/Semestre: 64
Horas/Práctica (y/o Laboratorio):
Prácticas complementarias:
Trabajo extra-clase Horas/Semana: 4
Carrera/Tipo de materia: I.EA:/Obligatoria Propia de la carrera
No. de créditos aprobados:
Fecha última de Revisión Curricular: 07/2010
Materia y clave de la materia requisito: CALCULO C (0053)
ELECTRICIDAD Y
MAGNETISMO B (5568)
JUSTIFICACION DEL CURSO
En la carrera de Ingeniero Electricista, el análisis y estudio de fenómenos electromagnéticos es importante para entender el
comportamiento más próximo de generadores, líneas de transmisión, transformadores y motores. Por lo cuál se estudiarán
las ecuaciones de Maxwell, aplicando tales conceptos a campos eléctricos y magnéticos estáticos y variables en el tiempo.
OBJETIVO DEL CURSO
Que el alumno comprenda el desarrollo y aplicación de las ecuaciones de Maxwell, que se introducen en varias leyes
experimentales, y que las aplique con un conocimiento paralelo al cálculo vectorial. Además desarrollar ecuaciones a
campos eléctricos y magnéticos, tanto en estado estable como variable en el tiempo, y aplicar las leyes en la transmisión
y propagación de la energía.
CONTENIDO TEMÁTICO
1.-
CAMPO ELECTROSTATICO
12 hrs.
2.-
CAMPO MAGNETOSTATICO
12 hrs.
Objetivo: Estudiar la intensidad del campo eléctrico y el
potencial en condiciones estáticas en medios con
permitividad a la del vacío o diferente.
Objetivo: Estudiar la intensidad del campo magnético y
los potenciales en condiciones estáticas en medios con
permeabilidad a la del vacío o diferente.
1.1 Ley de Coulomb, campo eléctrico, Ley de Gauss (1°
Ecuación de Maxwell).
1.2 Potencial eléctrico, gradiente de potencial.
1.3 Polarización (Dipolo). Dieléctrico. Densidad de
energía en el campo electrostático.
1.4 Condiciones de frontera para conductores y
dieléctricos.
1.5 Capacitancia. Capacitancia de una línea de 2 polos.
1.6 Ecuaciones de Poisson y de Laplace.
1.7 Teorema de Unicidad.
1.8 Comportamiento del campo eléctrico en un aislador.
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
Ley de Biot-Savart. Ley de Ampere.
Potenciales magnético escalar y vectorial.
Magnetización y permeabilidad. Fuerzas en
materiales magnéticos.
Condiciones de frontera magnéticas.
Densidad de energía en el campo
magnetostático.
Circuito magnético.
Inductancia propia y mutua.
Comportamiento del campo magnético en una
bobina de un motor eléctrico.
3.CAMPOS VARIANTES CON EL TIEMPO Y
ECUACIONES DE MAXWELL.
10 hrs.
Objetivo: Aquí se estudiará la ley de Faraday. Se
estudiará el campo eléctrico producido por un campo
magnético variante en el tiempo, así como el campo
magnético producido por un campo eléctrico variante en
el tiempo. Se estudiarán las ecuaciones de Maxwell en su
forma puntual y en su forma integral.
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
Ley de Faraday.
Corriente de desplazamiento.
Ecuaciones de Maxwell en forma punto.
Ecuaciones de Maxwell en forma integral.
Los potenciales retardados.
4.-
LINEAS DE TRANSMISIÓN.
4.6 Ecuaciones de las líneas de transmisión y sus
soluciones en forma fasorial.
4.7 Propagación sin pérdidas y con bajas pérdidas.
4.8 Caracterización de la transmisión de potencia y
pérdidas
4.9 Reflexión de la onda en las discontinuidades
4.10 Relación de onda estacionaria de voltaje.
4.11 Líneas de transmisión de longitud finita.
4.12 Ejemplos de la línea de transmisión.
4.13 Métodos gráficos.
4.14 Análisis de transitorios.
5.-
ONDA PLANA UNIFORME
12 hrs.
Objetivo: Se aplicarán las ecuaciones de Maxwell para
introducir la teoría fundamental del movimiento de la
onda. Se ilustrarán los principios de la propagación de la
energía.
18 hrs.
Objetivo: Se estudian las ecuaciones que modelan a las
líneas de transmisión. Se analizan transitorios en líneas
de transmisión.
4.1 Propagación en las líneas de transmisión.
4.2 Ecuaciones de la línea de transmisión.
4.3 Propagación sin pérdidas.
4.4 Propagación sin pérdidas de voltajes sinusoidales.
4.5 Análisis complejo de señales sinusoidales.
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
La propagación de la onda en el espacio libre.
Propagación de ondas en dieléctricos.
El teorema de Poynting y la potencia de las ondas.
Propagación en buenos conductores: efecto piel.
Polarización de ondas.
METODOLOGÍA
Se expondrá cada tema, se resolverán una serie de ejercicios y se encargará a los alumnos un cierto número de problemas al
final de cada capítulo.
EVALUACIÓN
3 exámenes parciales y un examen ordinario final. El porcentaje puede variar en función del desempeño observado en el
grupo.
BIBLIOGRAFÍA
Texto:
Institute of Electrical and Electronics, www.ieee.org.mx
HAYT, JR. WILLIAM H., BUCK JOHN A.. Teoría
electromagnética, Mc. Graw Hill, Séptima Edición .
Electrical Power Research Institute, www.epri.com
Complementaria:
D. K. CHENG., Field and wave electromagnetics,
Adisson Wesley, International Student Edition, 2nd. Ed.,
1989.
JOHN, CARL T.A., Ingeniería electromagnética,
Limusa.
STUART, R. D., Electromagnétic field theory, AddisonWesley.
ZAHN, MARKUS, Teoría electromagnética,
Interamericana.
Instituto de Investigaciones Eléctricas, www.iie.org.mx