CONTENIDOS. Contenidos. Presentación. xiii

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Lorena Ortiz de Zárate Parra
hace 7 años
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1 CONTENIDOS Contenidos Presentación v xiii 1. Campo eléctrico y propiedades eléctricas de la materia Introducción histórica Estructura interna de la materia Modelos atómicos Moléculas y tipos de enlaces Electrización de los materiales Fuerzas y ley de Coulomb Ley de Coulomb Campo eléctrico Campo eléctrico debido a distribuciones de carga El flujo eléctrico La ley de Gauss Esfera uniformemente cargada Distribución longitudinal uniforme de carga Superficie plana uniformemente cargada Conductores en equilibrio electrostático Ejercicios Conducción y resistencia eléctrica Corriente eléctrica Comportamiento eléctrico de los materiales Definición de corriente eléctrica Modelo microscópico de la conducción eléctrica Modelo clásico Teoría de bandas y la conducción metálica La conducción en semiconductores

2 vi FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA INGENIERÍA 2.3. Resistencia eléctrica La ley de Ohm La densidad de corriente eléctrica Superconductividad El generador eléctrico: la batería Potencia y energía eléctrica La ley de Joule Ejercicios Potencial eléctrico. Condensadores Trabajo y potencial eléctrico Potencial debido a cargas puntuales Potencial de una carga puntual Potencial de un sistema de varias cargas Potencial de un dipolo eléctrico Energía potencial electrostática Potencial debido a distribuciones continuas de carga Potencial de un conductor infinito uniformemente cargado Potencial de un disco uniformemente cargado Potencial de una superficie esférica uniformemente cargada Campo eléctrico y potencial Superficies equipotenciales Distribución de carga y resistencia dieléctrica Capacidad y condensadores Condensador de placas paralelas Condensador cilíndrico Energía almacenada en un condensador cargado Asociación de condensadores Condensadores en paralelo Condensadores en serie Condensadores con dieléctrico Ejercicios Campo magnético Introducción

3 PRESENTACIÓN vii El experimento de Oersted El campo magnético Manifestaciones del campo magnético Movimiento de una carga en el interior de un campo magnético Líneas de campo magnético Fuerza sobre un conductor rectilíneo Fuerza sobre un conductor cualquiera Fuerza sobre una espira Fuerza sobre un imán Fuentes del campo magnético Campo magnético creado por una carga puntual en movimiento Campo magnético creado por una corriente eléctrica. Ley de Biot y Savart Campo magnético creado por un conductor rectilíneo Campo magnético creado por una espira de corriente Fuerza magnética entre dos conductores rectilíneos Definición del amperio Ley de Ampère Campo magnético debido a un solenoide Campo magnético debido a una bobina toroidal El campo magnético terrestre El flujo magnético La ley de Gauss del magnetismo La ley de Faraday La ley de Lenz Corriente de desplazamiento de Maxwell y ley de Ampère generalizada Las ecuaciones de Maxwell Ejercicios Inducción electromagnética El magnetismo en la materia Intensidad de campo magnético y susceptibilidad magnética Materiales paramagnéticos Materiales ferromagnéticos Materiales diamagnéticos

4 viii FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA INGENIERÍA 5.2. Inductancia Autoinductancia Inductancia mutua Energía almacenada por un campo magnético Bobina con núcleo de hierro El electroimán Bobinas acopladas magnéticamente El transformador Ejercicios Elementos de los circuitos eléctricos Tipos de excitaciones aplicables a los circuitos Señales variables y señales constantes Señales continuas y señales discontinuas Tipos de señales según su signo Señales aleatorias, señales deterministas y señales periódicas Señales alternas Características de las señales Teorema de Fourier Magnitudes fundamentales Intensidad de corriente Tensión Impedancia Potencia Energía Características de los circuitos eléctricos Concepto de circuito eléctrico Tipos de circuitos eléctricos Elementos básicos de los circuitos y clasificación Clasificaciones de los elementos básicos de los circuitos Fuentes de energía Resistencias Condensadores Bobinas o inductores Ejercicios

5 PRESENTACIÓN ix 7. Leyes fundamentales de los circuitos eléctricos Leyes fundamentales Leyes de Kirchhoff Primera Ley de Kirchhoff Segunda Ley de Kirchhoff Estudio de la estructura de los circuitos eléctricos Análisis de circuitos Concepto de análisis de circuitos Leyes fundamentales Aplicación directa de las leyes básicas al análisis de circuitos Análisis de circuitos eléctricos por el método de las mallas Teorema de Tellegen: balance de potencia Principio de superposición Teorema de Millman Teoremas de Norton y Thevenin Teorema de Norton Teorema de Thevenin Teorema de la máxima transferencia de potencia Ejercicios Circuitos eléctricos en régimen transitorio Evolución temporal del estado de un circuito Circuitos de primer y segundo orden Ecuaciones de los elementos almacenadores de energía Análisis de circuitos de primer orden en régimen transitorio Circuitos sin fuentes de excitación y condiciones iniciales no nulas Circuitos con fuentes de excitación y condiciones iniciales nulas Circuitos con fuentes de excitación y condiciones iniciales no nulas Conclusiones Ejercicios Análisis de circuitos eléctricos en corriente alterna Fuentes de tipo alterno Representación matemática de las señales alternas Descripción vectorial de las señales alternas: fasores

6 x FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA INGENIERÍA Operaciones con fasores Comportamiento de los componentes básicos frente a señales alternas Impedancia y admitancia Resistencia Inductancia: bobinas Capacidad: condensadores Resumen Potencia y energía Potencia compleja El factor de potencia y su corrección Leyes fundamentales en régimen estacionario sinusoidal Teoremas fundamentales en régimen estacionario sinusoidal Tensión e intensidad en asociaciones sencillas Asociaciones serie de elementos pasivos Asociaciones paralelo de elementos pasivos Métodos de análisis de circuitos en alterna Ejercicios Semiconductores y diodos Conducción eléctrica en semiconductores Conducción intrínseca en semiconductores Conducción extrínseca en semiconductores Mecanismos de transporte de carga Diodo de unión PN Diodo zener Otros diodos Diodos emisores de luz (LED) Diodos Schottky Células fotovoltaicas Fotodiodos Circuitos con diodos Circuitos rectificadores Circuitos lógicos con diodos Circuitos recortadores Circuitos limitadores con diodos zener

7 PRESENTACIÓN xi El regulador de tensión con zener Ejercicios Transistores bipolares y FET Tipos de transistores Funcionamiento de los transistores Funcionamiento de los transistores de efecto campo Funcionamiento de los transistores bipolares Curvas características de los transistores y modelos eléctricos Curvas características de los transistores bipolares Curvas características de los transistores FET Modelos eléctricos aproximados para los transistores El transistor en continua El transistor en conmutación Capacidades en los transistores Algunos circuitos con transistores Circuitos lógicos con transistores bipolares Regulador de tensión con transistores bipolares Ejercicios Transmisión de la información Transmisión de información Medios de transmisión de la información Ondas electromagnéticas Formas de transmisión de la información Conceptos básicos de las líneas de transmisión Parámetros concentrados Parámetros distribuidos Reflexiones en líneas de transmisión Fibra óptica Conceptos ópticos básicos Transmisión mediante fibra óptica Tipos de fibra óptica Elementos utilizados en la transmisión mediante fibra óptica Ejercicios

8 xii FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA INGENIERÍA A. Elementos matemáticos 377 A.1. Vectores y números complejos A.2. Producto escalar A.3. Producto vectorial B. Sistema Internacional de unidades 383 B.1. Sistema Internacional B.2. Prefijos normalizados B.3. Magnitudes eléctricas y magnéticas B.4. Constantes físicas C. Soluciones 387 Índice alfabético 393

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