Electromagnetismo y Física de Campos

La Física Electromagnética es reconocida como una rama de la física desde inicios del siglo XX. Físicos como Maxwell, Faraday, Ampère (y otros) se preocuparon por “descifrar” los fenómenos físicos que tenían que ver con fuerzas eléctricas o con partículas cargadas.

En este curso estudiaremos partículas con carga eléctrica, como interactúan con otras partículas de forma estática y de forma dinámica, creando campos eléctricos y magnéticos. El contenido es el seguido en un curso universitario de Física de Campos o Física electromagnética.

Para hablar de electromagnetismo es necesario iniciar describiendo lo que es la carga eléctrica y como fue descubierta. Los tipos de materiales, conductores y aislantes. La ley de Coulomb que hace referencia a la fuerza entre dos o más partículas cargadas. Para no violar la ley de Einstein sobre la velocidad límite del universo (La velocidad de la luz), se introduce el concepto de campo eléctrico y líneas de campo. Todo lo anterior se desarrolla como una introducción al electromagnetismo en el capítulo uno.

En el segundo capitulo se desarrolla una forma matemática más sencilla para realizar el cálculo del campo eléctrico, conocida como la ley de Gauss. Para ello es necesario definir la carga encerrada y el flujo eléctrico. En este capítulo se una la Ley de Gauss para el cálculo de campos eléctricos de elementos cargados con diferentes geometrías.

El tercer capítulo se relaciona con la energía perdida o ganada por una partícula cargada en un campo eléctrico, la energía potencial. Para ello se usa la definición de energía potencial eléctrica y cómo influye en la dinámica de la partícula. Se calculan potenciales eléctricos para diferentes sistemas. Además se llega a una nueva expresión para el campo eléctrico en términos del potencial eléctrico.

La capacitancia, capacitores y dieléctricos son desarrollados en el cuarto capítulo. Qué es un capacitor, estudio de capacitores en serie y en paralelo. En este capítulo también se estudian capacitores de diferentes formas geométricas.

Los capítulos anteriores se centraron en los efectos sobre las partículas cargadas. En los siguientes capítulos se estudian los fenómenos causados por partículas cargadas en movimiento. El capítulo cinco se define lo que es una corriente eléctrica (flujo de partículas cargadas), al hablar de corriente habrá que hablar también de la resistencia que presentan los diferentes tipos de materiales al flujo de partículas, definiéndose la resistividad y la resistencia de los materiales. Además es necesario definir la fuerza o una entidad que haga las veces de fuerza para generar la corriente eléctrica (FEM o fuerza electromagnética).

El capítulo seis estudia el comportamiento de un circuito eléctrico formado por una resistencia y un condensador cuando se les aplica una diferencia de potencial (cirucito RC).

Los últimos tres capítulos, siete, ocho y nueve, se refieren a los efectos de la corriente eléctrica. Es necesario en este caso introducir el concepto de fuerza y campo magnético, como se produce, y las fuerzas que experimenta una carga eléctrica debida a un campo eléctrico y magnético. Después de tener estos conceptos claros, se estudia como las corrientes eléctricas pueden inducir campos magnéticos y viceversa.
 
Este curso  sigue los lineamientos del libro “Física Universitaria con Física Moderna” de Sears-Zemansky, 12 edición. Y está dirigido a estudiantes universitarios de Ingeniería, ciencias exactas o carreras afines donde deban en su pensum este la Física electromagnética o Física de Campos.
El estudiante debe tener conocimientos de Física Mecánica, y cálculo especialmente derivación e integración.