Electromagnetismo II

El presente texto académico de electromagnetismo II es el resultado de varios años de experiencia de los autores orientando el curso y contiene las notas de clase utilizadas en el desarrollo del mismo con muchos problemas diseñados para dar al estudiante la habilidad y la confianza para desarrollar...

Full description

Autores:
López Quintero, José Germán
Vásquez Ceballos, Julio César
Aguirre Colorado, Darwin
Tipo de recurso:
Book
Fecha de publicación:
2023
Institución:
Universidad Tecnológica de Pereira
Repositorio:
Repositorio Institucional UTP
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.utp.edu.co:11059/14866
Acceso en línea:
https://hdl.handle.net/11059/14866
https://doi.org/10.22517/9789587228731
https://repositorio.utp.edu.co/home
Palabra clave:
530 - Física::537 - Electricidad y electrónica
Campos magnéticos
Electrostática
Circuitos magnéticos
Energía
Análisis vectorial
Campos Magnéticos
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openAccess
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Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
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description El presente texto académico de electromagnetismo II es el resultado de varios años de experiencia de los autores orientando el curso y contiene las notas de clase utilizadas en el desarrollo del mismo con muchos problemas diseñados para dar al estudiante la habilidad y la confianza para desarrollar soluciones analíticas con la aplicación de los diferentes conceptos de la teoría electromagnética. Este libro de texto es el desarrollo del microcurrículo del curso con sus diferentes actualizaciones a lo largo de la historia de Ingeniería Eléctrica UTP. Los capítulos del libro constituyen los principios básicos de la magnetostática en el espacio libre así como en medios materiales, también se analizan los campos variables con el tiempo y las ondas electromagnéticas
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spelling Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)Manifiesto (Manifestamos) en este documento la voluntad de autorizar a la Biblioteca Jorge Roa Martínez de la Universidad Tecnológica de Pereira la publicación en el Repositorio institucional (http://biblioteca.utp.edu.co), la versión electrónica de la OBRA titulada: ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ La Universidad Tecnológica de Pereira, entidad académica sin ánimo de lucro, queda por lo tanto facultada para ejercer plenamente la autorización anteriormente descrita en su actividad ordinaria de investigación, docencia y publicación. La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 dehttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/http://purl.org/coar/access_right/c_abf2info:eu-repo/semantics/openAccessLópez Quintero, José GermánVásquez Ceballos, Julio CésarAguirre Colorado, Darwin2023-11-21T14:12:06Z2023-11-21T14:12:06Z2023https://hdl.handle.net/11059/14866978-958-722-873-1https://doi.org/10.22517/9789587228731Universidad Tecnológica de PereiraRepositorio Institucional Universidad Tecnológica de Pereirahttps://repositorio.utp.edu.co/homeEl presente texto académico de electromagnetismo II es el resultado de varios años de experiencia de los autores orientando el curso y contiene las notas de clase utilizadas en el desarrollo del mismo con muchos problemas diseñados para dar al estudiante la habilidad y la confianza para desarrollar soluciones analíticas con la aplicación de los diferentes conceptos de la teoría electromagnética. Este libro de texto es el desarrollo del microcurrículo del curso con sus diferentes actualizaciones a lo largo de la historia de Ingeniería Eléctrica UTP. Los capítulos del libro constituyen los principios básicos de la magnetostática en el espacio libre así como en medios materiales, también se analizan los campos variables con el tiempo y las ondas electromagnéticasThe academic text on electromagnetism II is the result of several years of experience of the authors guiding the course. It contains the class notes used in its development, along with several problems proposed, in order to give to the student the ability and confidence to develop analytical solutions with the application of the different concepts of electromagnetic theory. This textbook is the development of the course microcurriculum with its different updates throughout the history of UTP Electrical Engineering. The chapters of the book constitute the basic principles of magnetostatics in free space as well as in materials; time varying fields and electromagnetic waves are also analyzed.Prólogo.................................................................................................................................................................................. 7 Introducción......................................................................................................................................................................... 9 CAPÍTULO 1 Campo magnetostático en el espacio libre .......................................................................................................................... 11 1.1. Fuerzamagnética y campo magnético ..........................................................................................................13 1.2. Fuerza sobre un conductor con corriente .....................................................................................................14 1.3. Fuerza sobre una lámina con corriente.........................................................................................................15 1.4. Ley de la fuerza de Ampère..........................................................................................................................16 1.5. Campo de un segmento de línea general......................................................................................................18 1.6. Comparación entre un filamento largo y uno infinito...................................................................................20 1.7. Campo de un plano infinito ..........................................................................................................................22 1.8. Campo de una espira circular.......................................................................................................................24 1.9. Campo debido a un solenoide ......................................................................................................................25 1.10. Cálculo de fuerza entre circuitos..................................................................................................................27 1.11. Torque magnético sobre un segmento de línea.............................................................................................27 1.12. Torque magnético sobre una espira ..............................................................................................................28 1.13. Espira rectangular en presencia de un campo uniforme...............................................................................29 1.14. Potencial vectorial magnético y Ley Circuital de Ampère...........................................................................32 1.15. Esquema de la Ley Circuital de Ampère......................................................................................................35 1.16. Verificación para el filamento infinito ..........................................................................................................35 1.17. Aplicaciones de la Ley Circuital de Ampère................................................................................................36 1.17.1. Campo eléctrico debido a una esfera uniformemente cargada empleando la Ley de Gauss............37 1.17.2. Campo de un conductor cilíndrico infinito.......................................................................................38 1.18. Ejemplos.......................................................................................................................................................40 1.19. Ejercicios......................................................................................................................................................61 CAPÍTULO 2 Campos magnetostáticos en medios materiales ...................................................................................................................67 2.1. Clasificación de los materiales según su comportamiento.............................................................................70 2.1.1. Diamagnéticos....................................................................................................................................70 2.1.2. Paramagnéticos...................................................................................................................................71 2.1.3. Ferromagnéticos.................................................................................................................................71 2.2. Detección experimental de materiales Diamagnéticos y Paramagnéticos.....................................................71 2.2.1 Diamagnéicos......................................................................................................................................71 2.2.2. Paramagnético ....................................................................................................................................72 2.3. Cálculo del campo del material......................................................................................................................72 2.4. Campo debido a un dipolo magnético............................................................................................................73 2.5. Modelos para un material magnetizado .........................................................................................................75 2.5.1 Modelo de corrientes para un material magnetizado...........................................................................75 2.5.2. Modelo de cargas para un material magnetizado ...............................................................................75 2.5.3. Campo para un imán cilíndrico infinito..............................................................................................77 2.5.4. Campo para un imán cilíndrico finito.................................................................................................78 2.5.5. Campo para un imán esférico.............................................................................................................79 2.6. Vector intensidad del campo magnético y permeabilidad magnética.............................................................80 2.6.1. Caso electrostático..............................................................................................................................81 2.6.2. Caso magnetostático...........................................................................................................................81 2.6.3. Métodos de cálculo.............................................................................................................................82 Contenido 2.7. Permeabilidad magnética .............................................................................................................................82 2.7.1. Caso electrostático..............................................................................................................................82 2.7.2. Caso magnetostático...........................................................................................................................83 2.8. Condiciones de frontera ...............................................................................................................................84 2.8.1. Caso dieléctrico ..................................................................................................................................86 2.8.2. Caso magnético ..................................................................................................................................87 2.9. Solución a la ecuación de Laplace ...............................................................................................................89 2.10. Ejemplos.......................................................................................................................................................93 2.11. Ejercicios....................................................................................................................................................102 CAPÍTULO 3 Circuitos magnéticos..........................................................................................................................................................105 3.1. Campo de un toroide ..................................................................................................................................107 3.2. Circuitos magnéticos no lineales................................................................................................................113 3.3. Circuitos magnéticos con imanes permanentes..........................................................................................114 3.4. Ejemplos.....................................................................................................................................................118 3.5. Ejercicios....................................................................................................................................................130 CAPÍTULO 4 Campos magnéticos cuasiestacionarios..............................................................................................................................133 4.1. Energía magnética ......................................................................................................................................135 4.2. Circuitos no lineales ferromagnéticos........................................................................................................141 4.3. Ejemplos.....................................................................................................................................................145 4.4. Ejercicios....................................................................................................................................................150 CAPÍTULO 5 Campos variables con el tiempo.........................................................................................................................................153 5.1. Voltajes inducidos en circuito inmóviles......................................................................................................155 5.2. Voltajes inducidos en circuito móviles.........................................................................................................161 5.3. Espira rectangular giratoria en un campo uniforme .....................................................................................163 5.4. Ejemplos.......................................................................................................................................................167 5.5. Ejercicios......................................................................................................................................................174 CAPÍTULO 6 Ondas Electromagnéticas...................................................................................................................................................177 6.1. Solución a las ecuaciones de Maxwell.......................................................................................................181 6.2. Campo magnético.......................................................................................................................................187 6.3. Dieléctricos perfectos.................................................................................................................................188 6.4. Buenos dieléctricos ....................................................................................................................................189 6.5. Buenos conductores....................................................................................................................................190 6.6. Energía electromagnética ...........................................................................................................................191 6.7. Teorema de Poynting..................................................................................................................................192 6.8. Ejemplos.....................................................................................................................................................194 6.9. Ejercicios....................................................................................................................................................196 CAPÍTULO 7 Anexos................................................................................................................................................................................197 7.1. Anexo1:Tabla descriptiva...........................................................................................................................199 Bibliografía........................................................................................................................................................................201207 Páginasapplication/pdfspaTextos Academicos[1] David K. Cheng, “Fundamentos de electromagnetismo para ingenier´ıa”, Addison & Wesley Longman de M´exico S.A. de C.V., 1998.[2] William H. Hayt, “Teor´ıa electromagn´etica”, quinta edici´on, McGraw-Hill Inter americana, S.A., 199[3] Stephen J. Chapman, “M´aquinas El´ectricas”, quinta edici´on, McGraw-Hill Inter americana Editores, S.A. de C.V., 2012[4] Sen P.C., “Principles of electric machines and power electronics”, tercera edici´on, Estados Unidos : John Wiley & Sons, 2014[5] Sadiku, M. , “Elementos de Electromagnetismo”, cuarta edici´on. Oxford University Press.2007[6] Stevenson, WILLIAM D.,Jr., , “Elements of Power Sistem Analysis”, third ed., International Student Edition. 1975[7] Durney, C. H. y Johnson C. C, “Introduction to Modern Electromagnetics”, McGraw-Hill, Book Company, Inc., Tokyo, 1969.[8] Harrington, R. F, “Electromagnetic Engineering”, seventh printing , Dover Publi cations, Inc., 2003.[9] Kimbark, Edward W., “Electrical Transmission of Power Signals”, sixth printing, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1962.[10] Plonus, Martin A., “Applied Electromagnetics”, second printing, McGrawHill Book Company, New York, 1986.[11] Ulaby, F. 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Lifshitz, “The Classical Theory of Fields”, Addison-Wesley Pu blishing Company, Reading, Mass., 1951530 - Física::537 - Electricidad y electrónicaCampos magnéticosElectrostáticaCircuitos magnéticosEnergíaAnálisis vectorialCampos MagnéticosElectromagnetismo IILibroinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_2f33Textinfo:eu-repo/semantics/bookPereiraPublicationORIGINALElectromagnetismo II-2.pdfElectromagnetismo II-2.pdfapplication/pdf5047118https://dspace7-utp.metabuscador.org/bitstreams/6ddd0dd3-5cb9-424f-8545-ba7ce01010df/download20ab7ee66f1359ce9edac340cc00163dMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-814828https://dspace7-utp.metabuscador.org/bitstreams/23913102-2d12-4cf6-8d0f-2a013e054e7e/download2f9959eaf5b71fae44bbf9ec84150c7aMD52TEXTElectromagnetismo II-2.pdf.txtElectromagnetismo II-2.pdf.txtExtracted texttext/plain698561https://dspace7-utp.metabuscador.org/bitstreams/d84a98c4-2600-4ac4-bb7f-fe84e51b7533/downloade06bd1e145bdb4e7e79525b110428749MD53THUMBNAILElectromagnetismo II-2.pdf.jpgElectromagnetismo II-2.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg9943https://dspace7-utp.metabuscador.org/bitstreams/ca9a78f4-0695-4839-ba07-f76a1209a447/download95dbcf0a74c8f6ff6c9f0aae653419f8MD5411059/14866oai:dspace7-utp.metabuscador.org:11059/148662024-09-05 17:02:19.815https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Manifiesto (Manifestamos) en este documento la voluntad de autorizar a la Biblioteca Jorge Roa Martínez de la Universidad Tecnológica de Pereira la publicación en el Repositorio institucional (http://biblioteca.utp.edu.co), la versión electrónica de la OBRA titulada: ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ La Universidad Tecnológica de Pereira, entidad académica sin ánimo de lucro, queda por lo tanto facultada para ejercer plenamente la autorización anteriormente descrita en su actividad ordinaria de investigación, docencia y publicación. La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 deopen.accesshttps://dspace7-utp.metabuscador.orgRepositorio de la Universidad Tecnológica de 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