Electromagnetismo aplicado en el siglo XXI

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Este libro está dirigido a cualquier persona que desee aprender, no solo la disciplina que en el manuscrito se imparte, el electromagnetismo, sino a automotivarse en el proceso de aprendizaje. A las puertas de una revolución bioquímica, genética y cyborg, todavía debemos afrontar el reto de la enseñanza y el aprendizaje con la heterogeneidad que presentan los individuos del presente. Las herramientas pedagógicas más avanzadas de que disponemos son hoy en día las denominadas auto-motivaciones o auto-inducciones emocionales que empujan a cada individuo a desarrollar curiosidad. Este libro pretende precisamente eso y muy específicamente en el campo del electromagnetismo. Ecuaciones de Maxwell:medios lhimedio Introducción y teohelm Fuentes de Campo Vectorial Interpretación y consecuencias ecMaxwell Clasificación de los campos según sus fuentes Campo Solenoidal e Irrotacional Campo Irrotacional y no Solenoidal Campo Solenoidal y rotacional Campo no solenoidal y rotacional Interpretación física de las ecMaxwell y sus aplicaciones leyGauss del campo eléctrico leyGauss del campo magnético leyAmpere leyFaraday Mecánica de las cargas, leyLoretz y unidades Campos electromagnéticos en medios materiales lineales, homogéneos e isótropos. Relaciones constitutivas de los medios leydeOhm Condiciones de frontera entre medios materiales Conductor eléctrico perfecto Método de los momentos Resolución de un condensador de placas planas paralelas mediante el método de los momentos Material complementario: el espectrómetro de masas Material suplementario: resonan magnética nuclear Ondas planas uniformes Introducción ecMaxwell para campos estacionarios armonicos El vecPoynting Teorema de Poynting-Heaviside Forma del vecPoynting para campos armonicos ecHelmholtz: solución de ondaplana Propagación de una onda electromagnética plana en un mediosinper Propagación de una onda electromagnética plana en un medio con pérdidas Caracterización de medios dispersivos mediante la tanper Medios dispersivos por conductividadele Medios dispersivos por acción combinada de la conductividadele y del efectodiele Medios dispersivos por efectodimag Medios dispersivos por la acción combinada de la ``conductividad magnética'' y del efectodimag Medios dispersivos complejos descritos por la acción combinada de la conductividadele y efectos dipolares, tanto eléctricos como magnéticos Aproximación en medios que solo dispersan energía mediante conductividad por arrastre Aproximación de medios que dispersan energía por rotación dipolar y corrientes de arrastre Ley de composición de ondas planas, principiosup Dirección del flujo de energía en dieléctricos perfectos Dirección del flujo de energía en medios dispersivos y energía asociada a oneva Polarización de una ondaplana uniforme Superposición de ondas planas uniformes de diferentes frecuencias Grupo de ondas velocidadfase y velocidadgrupo paqueteondas y anchura espectral Incidencia normal de una ondaplana uniforme Incidencia normal entre mediosinper Incidencia normal desde un dielectrico perfecto a un conductor eléctrico perfecto Rotación de dos sistemas de coordenadas cartesianos Incidencia oblicua de una ondaplana uniforme leysnell reflexito y ángulo límite ondaspp y ondasss en incidencia oblicua Ángulo de transmisión total, o aBrewster Polarización y tecnología actual Espejos para radiaciones de alta frecuencia Polarización en la formación de imágenes Entretenimiento, tecnología de la información y polarización Diferencias finitas Solución de la ecuación de Laplace Ecuación de Laplace para potenciales flotantes Solución de la ecuación de Poisson en diferencias finitas Aplicación de las diferencias finitas para la resolución en el domtiem de las ecMaxwell para un dominio bidimensional TEz Material complementario: autoenfoque, efecto Kerr y CPA Aceleradores de partículas de bolsillo y CPA Material suplementario: el planeta como antena... Líneas de Transmisión Introducción Líneas en baja frecuencia: circuitos eléctricos lineales Ecuación de voltaje de Kirchhoff Ecuación de la corriente de Kirchhoff Relación de la frecuencia con el tamaño del circuito en la teoría de circuitos Propagación transversal sin pérdidas Excitación armónica de una línea sin pérdidas, solución estacionaria Voltaje y corriente como funciones de la posición en la línea Acoplamiento en líneas de transmisión y potencia de pérdidas Línea de transmisión con pérdidas pequeñas Cálculos analíticos en líneas con bajas pérdidas: Tangentes de pérdidas Cálculo de los parámetros electromagnéticos de una línea de transmisión con pérdidas Carta de Smith Acoplamiento usando carta de Smith Circuitos magnéticos lineales y líneas de transmisión Pérdidas en un circuito magnético Circuitos magnéticos sin pérdidas Circuitos magnéticos con pérdidas Acoplamiento magnético y transformadores Flujo magnético y el cuarto quasi-elemento fundamental, el memristor Aplicaciones comunes de las líneas de transmisión Líneas artificiales Líneas de transmisión en telefonía Líneas de transmisión y filtros Líneas de potencia Elementos finitos Parte I: caso de RR(y) variable Parte II: Caso general de elemento no conexos MC: líneas de transmisión de potencia de alto voltaje en DC Material suplementario: líneas de transmisión, efecto Compton y tormentas solares Las tormentas solares Guías de Ondas Introducción Guías de ondas uniformes, aspectos generales Generalidades de los modos TM y TE en guías de ondas Generalidades del modoTM Generalidades del modoTE Guía de ondas con estructura de unión MIM Modos TM en una unión MIM Modos TE un una unión MIM Velocidad de la energia trasportada Pérdidas propagativas en una unión MIM Guías de ondas de sección rectangular Modos TM Modos TE atenua en una guía rectangular Discontinuidades dieléctricas en una guía rectangular Guías de ondas de sección circular Modos TM Modos TE Guías de ondas coaxiales Modos TM Modos TE Guía formada por un sándwich de dieléctricos Modos TM Modos TE Fibras ópticas ecHelmholtz para medios heterogéneos Aproximación de guiado débil Los modos LP de la fibra óptica de dos capas Cavidad resonante Modos TMmnp en cavidad resonante de geometría paralelepípeda rectangular Modos TEmnp en cavidad resonante de geometría paralelepípeda rectangular Factor de calidad en cavidad resonante de geometría paralelepípeda rectangular La función de Green y su aplicación a las guías de ondas Función de Green aplicada a ecuaciones diferenciales de segundo orden Forma en serie de la función de Green Forma integral de la función de Green Función de Green de dos variables en un sistema de referencia euclidiano Aplicación a una guía de ondas El análisis híbrido de modos Material complementario: recepción heterodina y diodos cuánticos Como es la corriente de tunel cuántico Material suplementario: iluminación de Kretschmann-Raether en uniones MIM y rectennas Potenciales electromagnéticos potevector (,t) y potescalar (,t) Formas seudo-simétricas de las ecuaciones de Poisson y Helmholtz para potenciales Transformaciones de Gauge Gauge de Coulomb Gauge de Lorenz Gauge de Lorenz y potenciales nulos Gauge de Quevedo Gauge de Sttraton, medios conductores Solución compuesta Potenciales de potHertz Potenciales y vectores complejos Derivación del vector complejo (,t) a partir de los potenciales complejos (,t) y (,t) Conexión entre el par ((,t),(,t)) con los pares ((,t),'(,t)) y ((,t),'(,t)) Potencial complejo de potHertzC (,t) Potenciales retardados Ecuaciones de Jefimenko Potenciales de Liénard-Wiechert Caso particular en el que la velocidad de la carga es constante Campo electromagnético determinado a partir de los potenciales de Liénard-Wiechert Generalización de la fLoretz a partir de los potenciales de Liénard-Wiechert Potenciales magnéticos Potencial magnético escalar, o de Emilio Herrera Potenciales de Carpenter-Noether Potenciales de Tozoni-Mayergoyz Potenciales en el domfre y su aplicabilidad potevector () en el domfre potevector () en el domfre Conjugaciones de los potenciales vectores () y () Construcción de soluciones empleando los potenciales en el domfre Soluciones inhomogéneas Teoremas Métodos generales e identidades de Green Las identidades de Green Generalización del método de la función de Green en campos escalares Función de Green aplicada a campos vectoriales mediante el producto diádico Material complementario: tensores y las ecMaxwell El convenio de Einstein Espacio vectorial dual V* de uno dado V. Componentes covariantes y contravariantes La métrica Cambios de base en el espacio vectorial V y su dual V* Introducción a los tensores Coordenadas curvilíneas y tensores Tensores en coordenadas curvilíneas ecMaxwell en forma covariante Material suplementario: el cohesor, la primera antena y el Telekino El Telekino de Leonardo Torres Quevedo Glosarios, cuestiones para repasar, biografías y bibliografía