Física II

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

  • Electroestática. Carga eléctrica. Ley de Coulomb. Campo eléctrico. Principio de superposición. Campo eléctrico de un dipolo. Líneas de fuerza. Campo eléctrico de un conductor infinito cargado uniformemente, plano infinito con densidad uniforme de carga, espina anular con carga q y radio R, entre dos planos paralelos en infinitos con densidad uniforme de cargas. Trabajo potencial electroestático. Superficies equipotenciales. Propiedades integrales del campo eléctrico. Flujo del campo eléctrico. Ley de Gauss. Campo eléctrico de una esfera cargada homogéneamente y de un cilindro circular infinito. Divergencia y rotor del campo eléctrico. Ecuaciones de Poisson y Laplace. Conductores: propiedades electroestáticas.Campo eléctrico en zona cercana al conductor.
  • Condensadores. Definición de la capacidad de un condensador. Energía almacenada por un condensador. Capacidad de dos planos paralelos. Condensador esférico y cilíndrico. Condensadores en serie y en paralelo. Circuito rectificador y de sintonía como ejemplo de aplicación.
  • Dieléctricos. Dipolos eléctricos permanentes e inducidos. Campo eléctrico y potencial de un dipolo eléctrico. Momentos cuadrupolares y octupolares. Polarización eléctrica y susceptibilidad eléctrica. Electretos. Vector desplazamiento D. Teorema de Gauss y primera ley de Maxwell en función de D. Densidad de energía. Corriente de desplazamiento de Maxwell. Condiciones de contorno en la interfase entre dos dieléctricos. D y E dentro de cavidades en un dieléctrico polarizado. Refracción de E y D al pasar de medio dieléctrico a otro.
  • Corriente eléctrica. Densidad de corriente eléctrica. Ecuación de continuidad. Resistividad. Ley de Ohm. Resistencias en serie y en paralelo. Energía disipada por una corriente continua. Fuerza electro-motriz. Celda electrolítica. Fuerza electro-motriz de una pila. Potenciales patrones. Pila de Daniel. Fuerza electromotriz por contacto. Efecto termoeléctrico, Seebok, Peltier y Thomson. Ley de temperaturas intermedias. Variación de la fem con la temperatura. Potencia termoeléctrica. Ley de metales intermedios. Voltaje a circuito abierto y en el terminal. Condición de máxima transferencia de potencia. Leyes de Kirchhoff. Aplicación a la resolución de circuitos.  Teorema de Thevenin. Puente de Wheatstone. Puente de hilo. Análisis de resistencia equivalente del puente. El potenciómetro.
  • Magnetismo. Fuerza magnética. Fuerza magnética sobre una carga en movimiento. Fuerza de Lorentz. Vector H. Ley de Amper. Campo magnético de una corriente circular. Anillos de Helmholtz. Campo magnético en el eje de un solenoide infinito y uno circular. Campo magnético originado por la corriente de un conductor recto infinito. Integral cerrada de B y H. Fuerza magnética sobre una corriente. Fuerzas entre corrientes paralelas. Espectrómetro de masas. Efecto Hall. Inducción magnética. Ley de Lenz. Flujo de B. Ley de Faraday de la inducción magnética. Deducción a través de la ley de Ampere. Inductancia mutua. Auto inductancia. Inductancias en serie. Energía almacenada en una bobina. Energía del campo magnético. Autoinductancia de un solenoide infinito y uno toroidal.
  • Corriente alterna. Definición. Unidades. Circuito LR en serie. Diagramas de voltaje. Corrientes transitorias. Circuito RC en serie. Circuito LRC en serie. Disipación de potencia en un circuito de corriente alterna. Circuito resonante. El Q de un circuito. Circuitos LRC en paralelo. Algebra compleja. Aplicación a circuitos LRC en serie y en paralelo. Definición de admitancia, conductancia y suceptancia. Leyes de Kirchhoff en forma compleja. Puentes de corriente alterna. Puente de inductancia. Puente de capacitancias. Condición de máxima transferencia de potencia. El transformador ideal. Motores eléctricos.

BIBLIOGRAFÍA

  • H.E. Duckworth Electricity and Magnetism (1960), Holt, Rinehart and Winston
  • J.G. Roederer Electricidad y Magnetismo apuntes CEIM y M
  • A.F. Kipp Fundamentos de Electricidad y Magnetismo (1972)
  • R. Resnick D. Halliday Física tomo 2 (1977). John Wiley and Sons

OPTICA FÍSICA

  • Ondas en medios elásticos. Introducción. Tipos de ondas. Ecuación de onda 4. Ondas transversales 4.a ondas propagantes en una cuerda 4.b Ondas propagantes en una barra elástica 5. Ondas longitudinales  – 5.a Ondas propagantes en una columna de gas 5.b Ondas propagantes en una barra elástica. 6. Ondas sinusoidales 7. Dispersión 8. Transporte de energía 9. Superposición de ondas. Interferencia. Batidos. Pulsaciones 10. Reflexión y transmisión de ondas. Cambios en la fase. 11. Ondas estacionarias 12. Oscilaciones forzadas. Resonancia. 12. Ondas sonoras. 12.a. características fundamentales. Eco.- 12.b. Resonancias sonoras 12.c el oído humano 12.d sonoridad. Tono. Timbre. Consonancia 12.e Instrumentos musicales. Fuentes receptores de sonido. 12.f. Absorción de ondas sonoras.
  • Teoría ondulatoria: Movimiento ondulatorio. Ecuación de las ondas, deducción, soluciones. Densidad de energía de una onda, flujo de energía, intensidad. Reflexión, transmisión y cambio de fase en la reflexión.  Relación entre los coeficientes de transmisión y reflexión. Ondas sinusoidales. Velocidad de fase o de onda, fase y diferencia de fase. Composición de ondas sinusoidales.
  • Interferencia. Principio de Huygens. Experimento de Young. Franjas de interferencia producidas por una doble ranura. Condición de máximos y mínimos. Distribución de la intensidad en el sistema de franjas. Biprisma de Fresnel. Espejos de Fresnel. Manantiales coherentes. Franjas de interferencia localizadas y no localizadas. Interferencia por reflexiones múltiples en una película plano-paralela. Constancia del camino óptico entre dos frentes de onda. Método de amplitudes complejas. Cálculo de intensidad transmitida y reflejada. Anillos de Newton, condición de máximos y mínimos, dispositivos experimental. Interferómetro de Fabry-Perot.
  • Difracción. Concepto de difracción de Fraunhofer y de Fresnel. Difracción por una rendija. Análisis de la amplitud e intensidad. Difracción por una abertura rectangular. Poder separador, ángulo mínimo de resolución, criterio de Rayleigh. Poder separador comático de un prisma. Abertura circular. Poder separador un anteojo astronómico. Poder separador de un microscopio.
  • Difracción por una doble rendija. Deducción de ecuación de la intensidad. Condiciones de máximos y mínimos. Análisis de la intensidad de difracción. Distinción entre interferencia y difracción. Ordenes desaparecidas. Red de difracción. Deducción de la ecuación general. Distribución de intensidad de una red ideal. Máximos principales. Poder separador.
  • Polarización de la luz. Polarización por reflexión. Ley de Malus. Representación de las vibraciones luminosas. Angulo de polarización y ley de Brewster. Polarización por pilas de láminas. El carácter de la luz natural. Polarización por cristales dicroicos. Polarización por doble refracción. Estudio de la calcita. Eje óptico, secciones y planos principales. El elipsoide de Fresnel. Clasificación de los cristales. Prisma de Nicol. Nicoles paralelos y cruzados. Refracción por prisma de calcita. Prismas de Rochon y Wolloston. Láminas retardadoras, láminas de cuarto y media onda. Actividad óptica: rotación del plano de polarización, rotación en líquidos, poder rotatorio.

BIBLIOGRAFÍA

  • Ondas Berkeley Phisics course Vol.3 Frans S. Crawford, Jr. Ed. Reverté (1977)
  • Física Vol. II. M. Alonso, E.J. Finn. Fondo Educativo Interamericano (1971)
  • Bruno Rossi, Fundamentos de Óptica. Editorial Reverté (1978)
  • Óptica. E. Hecth, A. Zajac. Fondo Educativo Interamericano (1977)
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