Electricidad y Magnetismo

Descripción del Curso

Este curso aborda uno de los pilares de la física universitaria: cómo se comportan las cargas, los campos y las corrientes. Partimos con la electrostática, entendiendo fuerzas, potenciales y la ley de Gauss; avanzamos luego hacia la corriente eléctrica y los circuitos, desde resistencias simples hasta circuitos RC con capacitores. Después entramos en la magnetostática, analizando cómo las corrientes generan campos magnéticos con las leyes de Biot-Savart y Ampère, y finalmente cerramos con los campos electromagnéticos variables, incluyendo inducción, inductores, circuitos RLC y corriente alterna

Contenidos Principales

Clase 1 — Carga, Fuerza Eléctrica y Campo Eléctrico (cargas puntuales)

• Concepto de carga eléctrica: naturaleza, tipos y conservación.
• Ley de Coulomb: interacción entre dos cargas puntuales.
• Principio de superposición para fuerzas eléctricas.
• Definición de campo eléctrico como fuerza por unidad de carga.
• Campo eléctrico de una carga puntual.
• Representación con líneas de campo: dirección, sentido e intensidad.

Clase 2 — Campo Eléctrico y Fuerza sobre Distribuciones de Carga

• Superposición aplicada a sistemas con múltiples cargas.
• Diferencia entre distribuciones discretas y continuas.
• Densidad de carga: lineal, superficial y volumétrica.
• Método integral para calcular campos de distribuciones.
• Fuerza eléctrica sobre una distribución de carga.

Clase 3 — Flujo, Ley de Gauss y Potencial Eléctrico

• Concepto de flujo eléctrico a través de una superficie.
• Ley de Gauss y su vínculo con la carga encerrada.
• Identificación de casos con simetría.
• Criterios para decidir entre Gauss o integración directa.
• Definición de potencial eléctrico y relación con el campo.

Clase 4 — Energía, Trabajo y Potencial Eléctrico

• Trabajo realizado por una fuerza eléctrica.
• Relación entre energía potencial eléctrica y potencial.
• Distinción entre variación de energía potencial y trabajo.
• Energía de un sistema de cargas.
• Superficies equipotenciales y su interpretación.
• Campo eléctrico como campo conservativo.

Clase 5 — Conductores y Capacitancia

• Propiedades de los conductores en equilibrio electrostático.
• Distribución de carga y campo en el interior de un conductor.
• Definición de capacitancia y cálculo para geometrías simples.
• Energía almacenada en un capacitor.
• Asociación de capacitores en serie y paralelo.

Clase 6 — Capacitores con Dieléctricos

• Definición de dieléctrico y efecto sobre la capacitancia.
• Polarización y campo en el interior del material.
• Densidad de carga libre y de carga inducida.
• Aplicación de la Ley de Gauss en dieléctricos.
• Cálculo de capacitancia con dieléctricos.

Clase 7 — Intensidad de Corriente y Ley de Ohm Microscópica

• Resistividad y resistencia de materiales.
• Definición del vector densidad de corriente.
• Corriente como flujo de carga a través de una sección.
• Ley de Ohm microscópica: relación entre campo eléctrico y corriente.
• Cálculo diferencial de resistencias.

Clase 8 — Leyes de Kirchhoff, Ley de Ohm y Equivalencias de Resistores y Capacitores

• Ley de corrientes (nodos) y ley de tensiones (mallas).
• Procedimiento sistemático para resolver circuitos.
• Ley de Ohm macroscópica en resistores.
• Reducción de resistores en serie y paralelo.
• Asociación y equivalencia de capacitores.

Clase 9 — Circuito RC

• Proceso de carga y descarga de un capacitor.
• Ecuaciones diferenciales y solución exponencial.
• Constante de tiempo (τ) y su interpretación física.

Clase 10 — Introducción al Magnetismo: Fuerza de Lorentz

• Definición de la fuerza de Lorentz.
• Movimiento circular uniforme en un campo magnético.
• Trayectorias helicoidales: radio, paso y frecuencia.
• Fuerza magnética sobre corrientes en conductores.

Clase 11 — Ley de Biot–Savart y Ley de Ampère

• Campo magnético a partir de la ley de Biot–Savart.
• Aplicaciones de la ley de Ampère en geometrías simétricas.
• Comparación entre ambos métodos y criterios de uso.

Clase 12 — Ley de Faraday–Lenz e Inducción

• Ley de Faraday: fem inducida por cambio de flujo magnético.
• Ley de Lenz y el principio de oposición.
• Concepto de autoinducción e inductancia mutua.

Clase 13 — Circuito RLC

• Circuitos con resistencia, inductancia y capacitancia.
• Ecuaciones diferenciales y soluciones generales.
• Régimen subamortiguado, crítico y sobreamortiguado.
• Condiciones de resonancia en circuitos RLC.

Clase 14 — Ondas

• Concepto de onda electromagnética.
• Relación entre campo eléctrico y magnético en propagación.
• Velocidad de propagación y energía asociada.
• Ondas planas en el vacío a partir de Maxwell.
• Aplicaciones generales de ondas electromagnéticas.

Metodología

Clases Teóricas

• Explicación clara de conceptos fundamentales
• Demostración de teoremas principales
• Ejemplos resueltos paso a paso

Clases Prácticas

• Resolución de ejercicios tipo
• Aplicaciones en problemas reales
• Preparación para certámenes y exámenes

Apoyo Personalizado

• Sesiones de consulta individuales
• Revisión de ejercicios específicos
• Estrategias de estudio personalizadas

Perfil del Estudiante

Este curso está diseñado para:

• Estudiantes de primer año de ingeniería
• Alumnos que necesiten reforzar conceptos básicos de cálculo
• Estudiantes que busquen mejorar sus calificaciones en MAT1610
• Quienes deseen una base sólida para Cálculo II

Recursos Incluidos

• Guías de ejercicios progresivas
• Formularios y tablas de referencia
• Acceso a grabaciones de sesiones
• Material complementario digital
• Simulacros de certámenes

Evaluación y Seguimiento

• Evaluaciones periódicas de progreso
• Feedback personalizado continuo
• Simulacros de certámenes reales
• Seguimiento de objetivos académicos

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