Curs 2011-2012

Enginyeria Tècnica de Telecomunicació (especialitzada en Telemàtica)

Fonaments Físics de l'Enginyeria (12608)

Objectius

Aquesta assignatura ha de proporcionar una base a la de Medis i Circuits I, del segon trimestre. Els coneixements adquirits per l'estudiant li han de permetre:

- Conèixer els principis, les lleis i les teories bàsiques d'electrostàtica, descriure els aspectes fonamentals i operar amb càrregues i camps elèctrics.
- Conèixer els fonaments dels corrents elèctrics a l'interior dels conductors.
- Definir i determinar el camp magnètic, la força electromotriu induïda, la inducció mútua i l'autoinducció. Conèixer i operar amb els principis i les lleis que regeixen el comportament del camp magnètic.
- Conèixer i operar amb oscil·lacions i oscil·ladors: tipus, règims, paràmetres característics i intercanvis d'energia.
- Analitzar els circuits elèctrics de corrent alterna RLC.
- Conèixer i aplicar l'equació d'ona unidimensional i els conceptes d'ones progressives i estacionàries. Descriure les electromagnètiques.

Programa

1. ELECTRICITAT

1.1 Camp electrostàtic. Càrrega elèctrica: conservació i quantificació. Llei de Coulomb i principi de superposició. Camp elèctric. Flux del camp elèctric. Llei de Gauss. Aplicació al càlcul de camps elèctrics. Camp elèctric als conductors en equilibri.
1.2 Potencial i energia. Potencial electrostàtic. Relacions entre càrrega, camp i potencial elèctrics. Potencial en un conductor. Energia de formació d'un sistema.
1.3 Condensadors i dielèctrics. Condensadors i capacitat. Energia emmagatzemada en un condensador. Densitat d'energia d'un camp elèctric. Dielèctrics. Model microscòpic: dipols permanents i induïts. Constant dielèctrica. Polarització i desplaçament elèctric. Llei de Gauss en dielèctrics. Càrregues lliures i lligades.
1.4 Corrents elèctrics i circuits. Transport de càrrega, intensitat i densitat de corrent. Llei d'Ohm. Conductivitat. Tipus de conductors. Models de conducció en sòlids. Corrent dependent del temps. Lleis de Kirchhoff. Circuit RC. Constant de temps.

2. MAGNETISME

2.1 Camp magnètic. Definició operacional de camp magnètic. Força de Lorentz. Moviment d'una càrrega en un camp magnètic. Efecte d'un camp magnètic uniforme sobre una espira de corrent: moment. Imants en camps magnètics. Efecte Hall.
2.2 Fonts del camp magnètic. Camp magnètic creat per un corrent. Forces entre corrents: definició d'amper. Llei de Gauss per al magnetisme. Llei d'Ampère. Aplicació al càlcul de camps magnètics.
2.3 Magnetisme a la matèria. Comportament de diferents materials en presència d'un camp magnètic. Susceptibilitat i permeabilitat magnètiques. Imantació magnètica. Diamagnetisme i paramagnetisme. Ferromagnetisme.
2.4 Inducció electromagnètica. Flux magnètic. Força electromotriu induïda: llei de Faraday - Lenz. Inducció mútua i autoinducció. Circuit RL. Densitat d'energia del camp magnètic.
2.5 Equacions de Maxwell i ones electromagnètiques. Corrent de desplaçament: llei d'Ampère - Maxwell. Equacions de Maxwell. Ones electromagnètiques. L'espectre electromagnètic.

Coneixements previs mínims

Físics: Lleis de Newton de la mecànica. Conceptes de treball realitzat per una força, energia potencial i energia d'un sistema físic.

Matemàtics: Operacions amb escalars (suma, resta, multiplicació, divisió). Vectors (suma, resta, producte escalar, producte vectorial) i matrius (suma, resta, multiplicació, inversa). Conceptes de derivació i integració. Càlcul de derivades i integrals.


Recursos didàctics

- Apunts a l'aula global
- Col·lecció de problemes dins l'aula global
- Exemples desenvolupats a l'aula global

Bibliografia bàsica

TIPLER, P. A., Física, vol. II, Editorial Reverté (3ra edició).
ALONSO, M., FINN, E.J. Física, vol II, Campos y ondas. Addison-Wesley


Bibliografia complementària

FEYNMAN, R.,LEIGHTON, R.B. y SANDS, M.: "Física, Vol. II. Electromagnetismo y Materia"., Addison-Wesley Iberoamericana, México 1987
SEARS, ZEMANSKY, YOUNG, FREEDMAN, Física, vol 2. Addison-Wesley, 1999
PURCELL, E. M., Berkeley Physics course, vol. 2, Editorial Reverté.
HOLIDAY, RESNICK, KRANE, Física, vol 2. , CECSA, 1994