Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica

Presentación del tema: "Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica"— Transcripción de la presentación:

1 Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
INAOE

2 Propedéutico de la coordinación de Óptica

3 Teoría electromagnética

4 Teoría electromagnética
Introdución La carga eléctrica El campo eléctrico El potencial eléctrico La ley de Gauss La capacitancia y la corriente eléctrica Los campos eléctricos en la materia El campo magnético Los campos magnéticos en la materia La ley de Ampere La inducción y la inductancia Las ecuaciones de Maxwell Las ondas electromagnéticas

5 La teoría electromagnética
I. Introducción (6 horas) II. La carga eléctrica (6 horas, 12 horas) 1. Propiedades de la carga eléctrica 2. Conductor y aislante 3. Ley de Coulomb 4. El principio de superposición III. El campo eléctrico (4 horas, 16 horas) 1. Campo eléctrico y líneas de campo eléctrico 2. Campo eléctrico de diferentes distribuciones de carga 3. Carga puntual y dipolo eléctrico en presencia de un campo eléctrico IV. El potencial eléctrico (5 horas, 21 horas) 1. Energía potencial eléctrica 2. Potencial eléctrico 3. Superficies equipotenciales 4. Relación entre potencial y campo eléctrico 5. Potencial de diferentes distribuciones de carga

6 1. Propiedades de la carga eléctrica 2. Conductor y aislante
II. La carga eléctrica 1. Propiedades de la carga eléctrica 2. Conductor y aislante 3. Ley de Coulomb 4. El principio de superposición

7 Los aislantes y los conductores

8 Aislantes Conductores Semiconductores Superconductores
La materia según su resistividad Aislantes Conductores Semiconductores Superconductores

9 Los aislantes Son aquellos materiales o sustancias en las cuales “no” fluye la corriente eléctrica Los electrones no se pueden mover libremente La resistividad es mayor a 108 Ohm-m Algunos alcanzan resistividades hasta 1016 Ohm-m La teoría del estado sólido (la teoría de bandas) explica su comportamiento Vidrio, porcelana, plásticos

10 Los conductores Son “perfectos” conductores de la corriente electrica
Tiene un “infinito” de cargas libres En realidad tiene muchos electrones libres La teoría del estado sólido (la teoría de bandas) explica su comportamiento Las resistividades pueden ser tan bajas como 10-8 Ohm-m Casi todos los metales son buenos conductores

11 Los semiconductores Entre los aislantes y los conductores en lo que a resistividad se refiere Son aislantes a bajas temperaturas Son buenos conductores a temperatura ambiente La teoría del estado sólido (la teoría de bandas) explica su comportamiento

12 Los superconductores A muy bajas temperaturas prácticamente tiene resistividad cero Expulsan el campo magnético Es un efecto completamente cuántico

13 1. Propiedades de la carga eléctrica 2. Conductor y aislante
II. La carga eléctrica 1. Propiedades de la carga eléctrica 2. Conductor y aislante 3. Ley de Coulomb 4. El principio de superposición

14 La ley de Coulomb

15 La carga eléctrica y sus propiedades
Hay dos tipos de carga eléctrica. Cargas “positivas” + y cargas “negativas” – Las cargas del mismo signo se repelen. Las cargas de signos opuestos se atraen. ¡Así es!

16 La ley de Coulomb

17 La ley de Coulomb

18 La ley de Coulomb

19 La ley de Coulomb

20 Los sistemas de unidades
CANTIDAD SI Gausiano Longitud Metro. m Centímetro. cm Masa Kilogramo. Kg Gramo. g Tiempo Segundo. s Fuerza Newton. N Dina Trabajo Joule. J Ergios Potencia Watt (Vatios). W Ergios/s Carga Coulomb. C Statcoulombs Corriente eléctrica Ampere. A Statampere Potencial eléctrico Volt. V Statvolt Resistencia Ohm. W S cm-1 Capacitancia Faradio. F cm

21 La ley de Coulomb

22 1. Propiedades de la carga eléctrica 2. Conductor y aislante
II. La carga eléctrica 1. Propiedades de la carga eléctrica 2. Conductor y aislante 3. Ley de Coulomb 4. El principio de superposición

23 El principio de superposición

24 La ley de Coulomb

25 El principio de superposición

26 El principio de superposición

27 El principio de superposición

28 El principio de superposición

29 ¡Las fuerzas se superponen linealmente!
El principio de superposición ¡Las fuerzas se superponen linealmente!

30 El principio de superposición

31 El principio de superposición
¡Las fuerzas se superponen linealmente!

32 Teoría electromagnética
Introdución La carga eléctrica El campo eléctrico El potencial eléctrico La ley de Gauss La capacitancia y la corriente eléctrica Los campos eléctricos en la materia El campo magnético Los campos magnéticos en la materia La ley de Ampere La inducción y la inductancia Las ecuaciones de Maxwell Las ondas electromagnéticas

33 La teoría electromagnética
I. Introducción (6 horas) II. La carga eléctrica (6 horas, 12 horas) 1. Propiedades de la carga eléctrica 2. Conductor y aislante 3. Ley de Coulomb 4. El principio de superposición III. El campo eléctrico (4 horas, 16 horas) 1. Campo eléctrico y líneas de campo eléctrico 2. Campo eléctrico de diferentes distribuciones de carga 3. Carga puntual y dipolo eléctrico en presencia de un campo eléctrico IV. El potencial eléctrico (5 horas, 21 horas) 1. Energía potencial eléctrica 2. Potencial eléctrico 3. Superficies equipotenciales 4. Relación entre potencial y campo eléctrico 5. Potencial de diferentes distribuciones de carga

34 III. El campo eléctrico

35 III. El campo eléctrico 1. Campo eléctrico y líneas de campo eléctrico
2. Campo eléctrico de diferentes distribuciones de carga 3. Carga puntual y dipolo eléctrico en presencia de un campo eléctrico

36 La ley de Coulomb

37 ¿Cómo se lleva a cabo la interacción?

38 El concepto de acción a distancia (Newton 1687) contra
¿Cómo se lleva a cabo la interacción? El concepto de acción a distancia (Newton 1687) contra El concepto de campo (Faraday 1831)

39 Campo de una carga puntual

40 El campo eléctrico El campo eléctrico en el punto P es la fuerza que sentiría en ese lugar una carga de +1 coulomb

41 Las líneas de campo eléctrico

42 Campo de una carga puntual

43 Campo de una carga puntual

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45 Campo de una carga puntual

46 Campo de una carga puntual

47 El campo eléctrico de una carga puntual en el origen

48 El campo eléctrico El campo eléctrico en el punto P es la fuerza que sentiría en ese lugar una carga de +1 coulomb

49 El campo eléctrico La fuerza eléctrica

50 La ley de Coulomb

51 La ley de Coulomb

52 El campo eléctrico de dos cargas puntuales

53 El campo eléctrico El campo eléctrico en el punto P es la fuerza que sentiría en ese lugar una carga de +1 coulomb

54 El campo eléctrico de dos cargas puntuales

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56 El campo eléctrico de dos cargas puntuales

57 La interacción de dos cargas

58 El principio de superposición

59 El campo de un sistema de cargas puntuales

60 El campo eléctrico de una distribución arbitraria de carga

61 El campo eléctrico de una distribución arbitraria de carga

62 El campo eléctrico de una distribución arbitraria de carga

63 El campo eléctrico de una distribución arbitraria de carga

64 El campo eléctrico El campo eléctrico en el punto P es la fuerza que sentiría en ese lugar una carga de +1 coulomb

65 El campo eléctrico de una distribución arbitraria de carga

66 El principio de superposición

67 El campo eléctrico El campo eléctrico en el punto P es la fuerza que sentiría en ese lugar una carga de +1 coulomb

68 El campo eléctrico

69 El campo eléctrico La fuerza eléctrica

70 La ley de Coulomb

71 El campo eléctrico

72 ¿Cuál es el objetivo de la electrostática?
Dada una distribución de carga eléctrica estática, determinar el campo eléctrico que produce.

73 Distribución arbitraria de carga electrostática

74 Distribución arbitraria de carga electrostática

75 Distribución arbitraria de carga electrostática

76 Distribución arbitraria de carga electrostática

77 Distribución arbitraria de carga electrostática

78 Distribución arbitraria de carga electrostática

79 Distribución arbitraria de carga electrostática

80 Distribución arbitraria de carga electrostática

81 El campo eléctrico

82 El campo eléctrico ¡Hay que hacer estas malditas integrales!

83 Obtención del campo eléctrico por integración directa

84 Obtención del campo eléctrico por integración directa.
Línea infinita con carga uniforme

85 El campo eléctrico de una línea uniforme e infinita de carga

86 El campo eléctrico de una línea uniforme e infinita de carga

87 El campo eléctrico de una línea uniforme e infinita de carga

88 El campo eléctrico de una línea uniforme e infinita de carga

89 El campo eléctrico de una línea uniforme e infinita de carga

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103 El campo eléctrico de una línea uniforme e infinita de carga

104 El campo eléctrico de una linea uniforme e infinita de carga

105 El campo de una línea infinita uniformemente cargada

106 El campo de una línea infinita uniformemente cargada