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ELECTROMAGNETISMO PARA INGENIERÍA ELECTRÓNICA. CAMPOS Y ONDAS Contenido Fundamentos de Cálculo Vectorial 11 11 11 13 14 16 20 23 23 28 35 36 36 38 38 40 42 42 Introducción a la Teoría de Campos 45 45 45 46 46 47 49 50 51 53 55 56 58 60 61 63 63 Teoría del Campo Electrostático 65 65 65 65 66 67 68 69 74 79 79 Introducción Representación de vectores Operaciones vectoriales básicas Suma y diferencia de vectores Producto escalar Producto vectorial Sistemas de Coordenadas Curvilíneas El Sistema de Coordenadas Cilíndricas El Sistema de Coordenadas Esféricas El Diferencial de Longitud Diferencial de Longitud en Coordenadas Cartesianas Diferencial de Longitud en Coordenadas Cilíndricas Diferencial de Longitud en Coordenadas Esféricas El operador gradiente Ejercicios del capítulo Respuestas de los ejercicios Para los que desean saber más Introducción Definición de campo Campo Escalar Modelo matemático Superficies y curvas equipotenciales Campo Vectorial Modelo matemático Líneas de Fuerza Circulación y Rotacional Campos conservativos y no conservativos Teorema de Stokes Flujo y divergencia Teorema de la Divergencia Ejercicios del capítulo Respuestas de los ejercicios Para los que desean saber más Introducción Fundamentos del Campo Eléctrico Ley de Coulomb Definición de Campo Eléctrico Unidades de medida del Campo Eléctrico Líneas de Fuerza del Campo Eléctrico Energía y potencial eléctrico El dipolo eléctrico elemental Propiedades del Campo Electrostático Circulación y Rotacional 7 ALEJANDRO PAZ PARRA Flujo y divergencia Propiedades de materiales en presencia del Campo Electrostático Propiedades de los dieléctricos Propiedades de los conductores Condiciones de frontera Condiciones de frontera de Dirichlet y Newmann Frontera dieléctrico - conductor Frontera dieléctrico- dieléctrico Funcionamiento del sistema pararrayos Ecuaciones de Poisson y de Laplace. Ejercicios del capítulo Respuestas a los ejercicios Para los que desean saber más Flujo de corriente eléctrica en medios físicos Introducción Principios generales Densidad de portadores libres Movilidad de portadores libres Densidad de corriente eléctrica Conductividad y resistividad eléctrica Relación entre la resistividad y la temperatura Intensidad de corriente eléctrica Ecuación de continuidad de la corriente eléctrica Condiciones de frontera Ley de Ohm y cálculo de resistencia Potencia eléctrica y efecto Joule Ejercicios del capítulo Respuestas a los ejercicios Para los que desean saber más Magnetostática Introducción Fuentes del campo magnético Ley de Coulomb para fuerzas magnéticas Flujo y densidad de flujo magnético Intensidad de campo magnético Ley de Biot-Savart Ley Circuital de Ampere Permeabilidad magnética Condiciones de frontera Propiedades de los materiales magnéticos Clasificación de los materiales según sus propiedades magnéticas Materiales diamagnéticos Materiales paramagnéticos Materiales antiferromagnético Materiales ferromagnético Materiales ferrimagnéticos Factores que afectan la susceptibilidad magnética Temperatura Frecuencia Potencial magnético escalar 8 80 83 83 91 92 92 93 94 98 100 103 106 106 109 109 109 110 112 114 116 118 120 122 126 127 130 132 134 135 137 137 137 138 140 142 143 151 152 153 154 156 156 158 160 161 167 168 168 170 173 ELECTROMAGNETISMO PARA INGENIERÍA ELECTRÓNICA. CAMPOS Y ONDAS Potencial magnético vectorial Ejercicios del capítulo Respuestas de los ejercicios Para los que desean saber más 174 177 179 179 Electrodinámica y Ondas 181 181 181 185 189 191 196 198 200 206 207 209 210 211 212 215 216 218 220 222 224 226 229 232 234 236 236 239 240 241 244 246 247 Ondas en medios abiertos acotados 249 249 249 252 252 253 254 256 259 262 264 268 272 Introducción Ley de Inducción de Faraday Corriente de desplazamiento Corriente en un condensador Modelo de un condensador real Tangente de pérdidas de un medio Clasificación de medios según la tangente de pérdidas Ondas electromagnéticas en dieléctricos perfectos Impedancia intrínseca Velocidad de propagación Índice de refracción Constante de fase Longitud de onda Ondas electromagnéticas en medios disipativos. Velocidad de propagación Impedancia intrínseca Profundidad de penetración Longitud de onda Ondas en buenos aislantes Ondas en buenos conductores Efecto superficial Efecto piel y resistencia AC Parámetros de propagación en medios abiertos El espectro electromagnético y las bandas de referencia Potencia eléctrica transmitida a través de ondas electromagnéticas El vector de Poynting Potencia en valores RMS Pérdidas por propagación en un medio disipativo Atenuación en decibeles Ejercicios del capítulo Respuestas a los ejercicios Para los que desean saber más Introducción Modos de propagación de ondas electromagnéticas Polarización de ondas EM Polarización lineal Polarización circular Polarización elíptica Incidencia sobre un plano normal Coeficientes de Fresnel de reflexión y transmisión Potencia incidente y reflejada Reflexión total y ondas estacionarias Reflexión parcial Relación de onda estacionaria ROE 9 ALEJANDRO PAZ PARRA Impedancia de entrada de una pared infinita Propagación a través de una pared finita Impedancia de entrada normalizada Incidencia oblicua Ley de Snell Reflexión total Modos de polarización TE, TM y TEM Coeficientes de Fresnel en polarización TE Coeficientes de Fresnel en polarización TM Ángulo de refracción total – polarización TM Coeficientes de Fresnel complejos Reflectancia y transmitancia Ejercicios del capítulo Respuestas a los ejercicios Para los que desean saber más 274 278 281 283 284 286 287 290 293 296 298 300 304 308 309 Ondas electromagnéticas en medios guiados Introducción Líneas de transmisión Tipos de líneas de transmisión Parámetros eléctricos de líneas de transmisión Modelos de líneas de transmisión Modelos de parámetros concentrados Modelos de parámetros distribuidos Modelos reducidos de parámetros distribuidos Propagación en líneas de transmisión acotadas Impedancia de entrada en líneas de transmisión acotadas Impedancia de entrada normalizada Máximos y mínimos de voltaje Relación de onda estacionaria Potencia y pérdidas en líneas de transmisión Reflectancia y transmitancia Transformador de impedancias λ/4 Métodos gráficos – La carta de Smith Construcción Cálculo de la impedancia de entrada de una línea mal acoplada Parámetros de transmisión Diagrama de admitancia Cálculo de acoples reactivos usando carta de Smith Acople reactivo a partir de secciones del mismo conductor Guías de onda Principios de propagación Guías de onda rectangulares Método gráfico para determinar modos de propagación Parámetros de propagación Impedancia intrínseca Potencia y pérdidas en guías de onda rectangulares Guías de onda circulares Propagación en fibra óptica Ejercicios del capítulo Respuestas a los ejercicios Para los que desean saber más 10 311 311 311 311 313 321 321 323 326 330 333 335 340 343 345 345 348 349 349 355 356 360 366 370 372 374 375 380 381 386 388 392 395 397 399 401
