Fundamentos de electromagnetismo para ingeniería / David K. Cheng.

CONTENIDO
CAPITULO 1 EL MODELO ELECTROMAGNETICO 2
1-1 Descripción general 2
1-2 El modelo electromagnético 4
1-3 Unidades en el SI y constantes universales 8
Resumen 10
CAPITULO 2 ANALISIS VECTORIAL 12
2-1 Descripción general 12
2-2 Suma y resta de vectores 14
2-3 Multiplicación de vectores 16
2-3.1 Producto punto o escalar 16
2-3.2 Producto cruz o vectorial 18
2-3.3 Productos de tres vectores 19
2-4 Sistemas de coordenadas ortogonales 21
2-4.1 Coordenadas cartesianas 22
2-4.2 Coordenadas cilíndricas 28
2-4.3 Coordenadas esféricas 33
2-5 Gradiente de un campo escalar 39
2-6 Divergencia de un campo vectorial 43
2-7 Teorema de la divergencia 48
2-8 Rotacional de un campo vectorial 52
2-9 Teorema de Stokes 59
2-10 Dos identidades nulas 62
2-10.1 Identidad I 62
2-10.2 Identidad II 63
2-11 Clasificación de campos y teorema de Helmholtz 64
Resumen 66
Problemas 67
CAPITULO 3 CAMPOS ELECTRICOS ESTATICOS 72
3-1 Descripción general 72
3-2 Postulados fundamentales de la electrostática en el espacio libre 74
3-3 Ley de Coulomb 76
3-3.1 Campo eléctrico debido a un sistema de cargas discretas 81
3-3.2 Campo eléctrico debido a una distribución continua de carga 81
3-4 Ley de Gauss y aplicaciones 85
3-5 Potencial eléctrico 90
3-5.1 Potencial eléctrico debido a una distribución de carga 92
3-6 Medios materiales en un campo eléctrico estático 97
3-6.1 Conductores en un campo eléctrico estático 98
3-6.2 Dieléctricos en un campo eléctrico estático 102
3-7 Densidad de flujo eléctrico y constante dieléctrica 105
3-7.1 Rigidez dieléctrica 108
3-8 Condiciones en la frontera para campos electrostáticos 111
3-9 Capacitancias y condensadores 116
3-10 Energía y fuerzas electrostáticas 120
3-10.1 Energía electrostática en términos de cantidades de campo 123
3-10.2 Fuerzas electrostáticas 126
3-11 Resolución de problemas electrostáticos con valores en la frontera 128
3-11.1 Ecuaciones de Poisson y de Laplace 129
3-11.2 Problemas con valores en la frontera en coordenadas cartesianas 130
3-11.3 Problemas con valores en la frontera en coordenadas cilíndricas 132
3-11.4 Problemas con valores en la frontera en coordenadas esféricas 134
3-11.5 Método de imágenes 136
Resumen 143
Problemas 143
CAPITULO 4 CORRIENTES ELECTRICAS ESTACIONARIAS 150
4-1 Descripción general 150
4-2 Densidad de corriente y ley de Ohm 151
4-3 Ecuación de continuidad y ley de la corriente de Kirchhoff 157
4-4 Disipación de potencia y ley de Joule 159
4-5 Ecuaciones para la densidad de corriente estacionaría 160
4-6 Cálculos de resistencia 162
Resumen 166
Problemas 167
CAPITULO 5 CAMPOS MAGNETICOS ESTATICOS 170
5-1 Descripción general 170
5-2 Postulados fundamentales de la magnetostática en el espacio libre 172
5-3 Potencial magnético vector 178
5-4 Ley de Biot-Savart y aplicaciones 180
5-5 El dipolo magnético 186
5-6 Magnetización y densidades de corriente equivalentes 190
5-7 Intensidad de campo magnético y permeabilidad relativa 194
5-8 Comportamiento de los materiales magnéticos 196
5-9 Condiciones en la frontera para campos magnetostáticos 199
5-10 Inductancias e inductores 201
5-11 Energía magnética 210
5-11.1 Energía magnética en términos de cantidades de campo 211
5-12 Fuerzas y pares magnéticos 214
5-12.1 Fuerzas y pare en conductores por los que circulan corrientes 214
5-12.2 Motores de corriente continua 219
5-12.3 Fuerzas y pares en términos de la energía magnética almacenada 220
Resumen 223
Problemas 223
CAPITULO 6 CAMPOS VARIABLES CON EL TIEMPO Y ECUACIONES DE MAXWELL 228
6-1 Descripción general 228
6-2 Ley de Faraday de la inducción electromagnética 230
6-2.1 Circuito estacionario en un campo magnético variable con el tiempo 231
6-2.2 Transformadores 232
6-2.3 Conductor móvil en un campo magnético 235
6-2.4 Circuito móvil en un campo magnético variable con el tiempo 239
6-3 Ecuaciones de Maxwell 243
6-3.1 Forma integral de las ecuaciones de Maxwell 245
6-3.2 Condiciones electromagnéticas en la frontera 248
6-4 Funciones de potencial 251
6-4.1 Resolución de ecuaciones de onda 253
6-5 Campos con dependencia armónica con el tiempo 255
6-5.1 Uso de fasores: repaso 255
6-5.2 Electromagnetismo con dependencia armónica con el tiempo 259
6-5.3 El espectro electromagnético 263
Resumen 267
Problemas 268
CAPITULO 7 ONDAS ELECTROMAGNETICAS PLANAS 272
7-1 Descripción general 272
7-2 Ondas planas en medios sin pérdidas 273
7-2.1 Efecto Doppler 279
7-2.2 Ondas transversales electromagnéticas 281
7-2.3 Polarización de ondas planas 283
7-3 Ondas planas en medios con pérdidas 287
7-3.1 Dieléctricos de pequeñas pérdidas 290
7-3.2 Buenos conductores 291
7-4 Velocidad de grupo 296
7-5 Flujo de potencia electromagnética y vector de Poynting 298
7-5.1 Densidades de potencia instantánea y media 301
7-6 Incidencia normal de ondas planas sobre planos de discontinuidad 304
7-6.1 Incidencia normal sobre un buen conductor 309
7-7 Incidencia oblicua de ondas planas sobre planos de discontinuidad 313
7-7.1 Reflexión total 315
7-7.2 La ionosfera 319
7-7.3 Polarización perpendicular 321
7-7.4 Polarización paralela 325
7-7.5 Ángulo de Brewster de no reflexión 327
Resumen 330
Problemas 330
CAPITULO 8 LINEAS DE TRANSMISION 336
8-1 Descripción general 336
8-2 Ecuaciones generales de la línea de transmisión 338
8-3 Parámetros de las líneas de transmisión 341
8-3.1 Líneas microtira 346
8-4 Características de la onda en una línea de transmisión infinita 347
8-4.1 Constante de atenuación a partir de las relaciones de potencia 351
8-5 Características de la onda en líneas de transmisión finitas 353
8-5.1 Líneas en circuito abierto y en cortocircuito 356
8-5.2 Impedancia característica y constante de propagación a partir de mediciones en la entrada 357
8-5.3 Coeficiente de reflexión y razón de onda estacionaria 366
8-6 El diagrama de Smith 366
8-6.1 Admitancias en el diagrama de Smith 374
8-7 Acoplo de impedancias en líneas de transmisión 377
Resumen 381
Problemas 382
CAPITULO 9 GUIAS DE ONDAS Y CAVIDADES RESONANTES 386
9-1 Descripción general 386
9-2 Comportamiento general de las ondas en estructuras de guías uniformes 387
9-2.1 Ondas transversales electromagnéticas 390
9-2.2 Ondas transversales magnéticas 391
9-2.3 Ondas transversales eléctricas 394
9-3 Guías de ondas rectangulares 400
9-3.1 Ondas transversales magnéticas en guías de ondas rectangulares 400
9-3.2 Ondas transversales eléctricas en guías de ondas rectangulares 404
9-3.3 Atenuación en guías de ondas rectangulares 409
9-4 Otros tipos de guías de ondas 413
9-5 Cavidades resonantes 414
9-5.1 Cavidades resonantes rectangulares 415
9-5.2 Factor de calidad de las cavidades resonantes 419
Resumen 422
Problemas 423
CAPITULO 10 ANTENAS Y SISTEMAS DE ANTENAS 426
10-1 Descripción general 426
10-2 El dipolo eléctrico elemental 428
10-3 Diagramas de antenas y directividad 430
10-4 Antenas lineales delgadas 436
10-4.1 El dipolo de media onda 439
10-5 Sistemas de antenas 442
10-5.1 Sistemas de dos elementos 442
10-5.2 Sistemas lineales uniformes generales 446
10-6 Área efectiva y sección recta de retrodispersión 451
10-6.1 Área efectiva 452
10-6.2 Sección recta de retrodispersión 454
10-7 Fórmula de transmisión de Friis y ecuación del radar 455
Resumen 460
Problemas 460
APÉNDICES A SIMBOLOS Y UNIDADES
A-1 Unidades fundamentales en el SI (MKSA racionalizado) 465
A-2 Cantidades derivadas 466
A-3 Múltiplos y submúltiplos de unidades 468
B ALGUNAS CONSTANTES MATERIALES UTILES
B-1 Constantes del espacio libre 469
B-2 Constantes físicas del electrón y el protón 469
B-3 Permitividades relativas (constantes dieléctricas) 470
B-4 Conductividades 470
B-5 Permeabilidades relativas 471
C
C-1 Algunas identidades vectoriales útiles 473
C-2 Operaciones de gradiente, divergencia, rotacional y laplaciano 474
C-3 Espectro de las ondas electromagnéticas 476
BIBLIOGRAFIA
RESPUESTAS A PROBLEMAS CON NUMERO IMPAR
INDICE DE MATERIAS