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José Antonio Alarcón Venegas
hace 7 años
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1 , Ind ice general CAPíTULO1 EL MODELO ELECTROMAGNÉTICO Descripción general El modelo electromagnético Unidades en el SI y constantes universales 8 Resumen 10 CAPíTULO2 ANÁLISIS VECTORIAL Descripción general 12 Suma y resta de vectores 14 Multiplicación de vectores ] Productopunto o escalar Productocruz o vectoria] Productosde tres vectores Sistemas de coordenadas ortog~males ] Coordenadascartesianas Coordenadascilíndricas Coordenadasesféricas Gradiente de un campo escalar Divergencia de un campo vectorial Teorema de la divergencia Rotacional de un campo vectorial Teorema de Stokes Dos identidades nulas 62 2-]0.] Identidad I 62 2-] 0.2 IdentidadII Clasificación de campos y teorema de Helmholtz 64 Resumen 66 Problemas 67 xii

2 CAPíTUlO3 CAMPOS ELÉCTRICOS ESTÁTICOS Descripción general 72 Postulados fundamentales de la electrostática en el espacio libre Ley de Coulomb Campo eléctrico debido a un sistema de cargas discretas Campoeléctrico debido a una distribución continua de carga Ley de Gauss y aplicaciones Potencial eléctrico Potencial eléctrico debido a una distribución de carga Medios materiales en un campo eléctrico estático Conductoresen un campo eléctricoestático Dieléctricos en un campo eléctrico estático Densidad de flujo eléctrico y constante di\mctrica Rigidez dieléctrica Condiciones en 'la frontera para campos electrostáticos Capacitancias y condensadores Energía y fuerzas electrostáticas Energía electrostática en términos de cantidades de campo Fuerzas electrostáticas Resolución de problemas electrostáticos con valores,en la frontera Ecuaciones de Poisson y de Laplace Problemas con valores en la frontera en coordenadas cartesianas Problemas con valores en la frontera en coordenadas cilíndricas Problemas con valores en la frontera en coordenadas esféricas Método de imágenes 136 Resumen 143 Problemas 143 CAPíTUlO4 CORRIENTES ELÉCTRICAS ESTACIONARIAS Descripcióngeneral 150 Densidad de corriente y ley de Ohm 151 Ecuación de continuidad y ley de la corriente de Kirchhoff 157 Disipación de potencia y ley de Joule 159 Ecuaciones para la densidad de corriente estacionaria 160 Cálculos de resistencia 162 Resumen 166 Problemas 167 xiii

3 CAPíTULOS CAMPOS MAGNÉTICOS ESTÁTICOS Descripción general Postulados fundamentales de la magnetostática en el espacio libre Potencial magnético vector Ley de Biot-Savart y aplicaciones El dipolo magnético Magnetización y densidades de corriente equivalentes Intensidad de campo magnético y permeabilidad relativa Comportamiento de los materiales magnéticos Condiciones en la frontera para campos magnetostáticos Inductancias e inductores Energía magnética Energía magnética en términos de cantidadesde campo Fuerzas y pares magnéticos Fuerzas y pares en conductorespor los que circulan corrientes Motores de corriente continua Fuerzas y pares en términos de la energía magnética almacenada 220 Resumen 223 Problemas 223 CAPíTUlO6 CAMPOS VARIABLES CON EL TIEMPO Y ECUACIONES DE MAXWELL 228 xiv Descripción general 228 Ley de Faraday de la inducción electromagnética Circuito estacionario en un campo magnético variable con el tiempo Transformadores Conductormóvil en un campo magnético Circuito móvil en un campo magnético variable con el tiempo 239 Ecuaciones de Maxwell Forma integral de las ecuaciones de M~xwell Condicioneselectromagnéticasen la frontera 248 Funciones de potencial Resolución de ecuaciones de onda 253 Campos con dependencia armónica con el tiempo Uso de fasores: repaso Electromagnetismocon dependenciaarmónicacon el tiempo I El espectro electromagnético 263 h Resumen 267 Problemas 268

4 CAPíTUlO7 ONDAS ELECTROMAGNÉTICASPLANAS Descripción general 272 Ondas planas en medios sin pérdidas Efecto Doppler Ondas transversales electromagnéticas Polarización de ondas planas 283 Ondas planas en medios con pérdidas Dieléctricos de pequeñas pérdidas Buenos conductores Velocidad de grupo 296 Flujo de potencia electromagnética y vector de Poynting Densidades de potencia instantánea y media 301 Incidencia normal de ondas planas sobre planos de discontinuidad Incidencia normal sobre un buen conductor 309 Incidencia oblicua de ondas planas sobre planos de discontinuidad Reflexióntotal La ionosfera Polarización perpendicular Polarización paralela Ángulo de Brewster de no reflexión 327 Resumen 330 Problemas 330 CAPíTULOS líneas DE TRANSMISiÓN Descripción general Ecuaciones generales de la línea de transmisión Parámetros de las líneas de transmisión Líneas microtira Características de la onda en una línea de transmisión infinita Constante de atenuación a partir de las relaciones de potencia Características de la onda en líneas de transmisión finitas Líneas en circuito abierto y en cortocircuito Impedanciacaracterísticay constantede propagacióna partir de mediciones en la entrada Coeficientede reflexión y razón de onda estacionaria El diagrama de Smith Admitancias en el diagrama de Smith Acoplo de impedanciasen líneas de transmisión 377 Resumen 381 Problemas 382 xv

CAPíTULO9 GUíAS DE ONDAS Y CAVIDADES RESONANTES 386 9-1 9-2 9-3 9-4 9-5 Descripción general 386 Comportamiento general de las ondasen estructurasde guías unifonnes 387 9-2.

5 CAPíTULO9 GUíAS DE ONDAS Y CAVIDADES RESONANTES Descripción general 386 Comportamiento general de las ondasen estructurasde guías unifonnes Ondastransversaleselectromagnéticas Ondas transversales magnéticas Ondas transversales eléctricas 394 Guías de ondas rectangulares Ondas transversales magnétjcas en guías de ondas rectangulares Ondas transversales eléctricas en guías de ondas rectangulares Atenuación en guías de ondas rectangulares 409 Otros tipos de guías de ondas 413 Cavidades resonantes Cavidadesresonantesrectangulares Factor de calidad de las cavidades resonantes 419 Resumen 422 Problemas 423 CAPíTULO10 ANTENAS y SISTEMAS DE ANTENAS Descripción general El dipolo eléctrico elemental Diagramas de antenas y directividad Antenas lineales delgadas El dipolo de media onda Sistemas de antenas Sistemas de dos elementos Sistemaslinealesuniformesgenerales Área efectiva y sección recta de retrodispersión Área efectiva Sección recta de retrodispersión Fórmula de transmisión de Friis y ecuación del radar 455 Resumen 460 Problemas 460 APÉNDICES xvi A A-I A-2 A-3 SíMBOLOS y UNIDADES Unidades fundamentales en el SI (MKSA racionalizado) 465 Cantidadesderivadas 466 Múltiplos y submúltiplos de unidades 468

6 B ALGUNAS CONSTANTES MATERIALES ÚTILES B-I Constantes del espacio libre 469 B-2 Constantesfísicas del electróny el protón 469 B-3 Permitividades relativas (constantes dieléctricas) 470 B-4 Conductividades 470 B-5 Permeabilidades relativas 471 e C-l Algunas identidades vectoriales útiles 473 C-2 Operaciones de gradiente, divergencia, rotacional y laplaciano 474 C-3 Espectro de las ondas electromagnéticas 476 BIBLIOGRAFíA RESPUESTAS A PROBLEMAS CON NÚMERO IMPAR índice DE MATERIAS xvii

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