El científico no estudia la naturaleza por la utilidad que le pueda reportar; la estudia por el gozo que le proporciona, y este gozo se debe a la belleza que hay en ella. Si la naturaleza no fuera hermosa, no valdría la pena su estudio, y si no valiera la pena conocerla, la vida no merecería ser vivida. Por supuesto que no hablo aquí de aquella belleza que impresiona los sentidos, la belleza de las cualidades y apariencias; y no es que desprecie esta belleza (lejos de mí tal cosa], pero no es esta la propia de la ciencia; me refiero a aquella profunda belleza que surge de la armonía del orden en sus partes y que una pura inteligencia puede captar. La belleza intelectual se basta a sí misma, y es por ella, más que quizá por el bien futuro de la humanidad, por lo que el científico consagra su vida a un trabajo largo y difícil.
Contenido:
Fundamentos de Cálculo Vectorial
Introducción
Representación de vectores
Operaciones vectoriales básicas Suma y diferencia de vectores
Producto escalar
Producto vectorial
Sistemas de Coordenadas Curvilíneas
El Sistema de Coordenadas Cilíndricas
El Sistema de Coordenadas
Esféricas El Diferencial de Longitud
Diferencial de Longitud en Coordenadas Cartesianas
Diferencial de Longitud en Coordenadas Cilíndricas
Diferencial de Longitud en Coordenadas Esféricas
El operador gradiente
Ejercicios del capítulo
Respuestas de los ejercicios
Para los que desean saber más
Introducción a la Teoría de Campos
Introducción
Definición de campo
Campo Escalar
Modelo matemático
Superficies y curvas equipotenciales
Campo Vectorial
Modelo matemático
Líneas de Fuerza
Circulación y Rotacional
Campos conservativos y no conservativos
Teorema de Stokes
Flujo y divergencia
Teorema de la Divergencia
Ejercicios del capítulo
Respuestas de los ejercicios
Para los que desean saber más
Teoría del Campo Electrostático
Introducción
Fundamentos del Campo Eléctrico
Ley de Coulomb
Definición de Campo Eléctrico
Unidades de medida del Campo Eléctrico
Líneas de Fuerza del Campo Eléctrico
Energía y potencial eléctrico
El dipolo eléctrico elemental
Propiedades del Campo Electrostático
Circulación y Rotacional
Flujo y divergencia
Propiedades de materiales en presencia del Campo Electrostático
Propiedades de los dieléctricos
Propiedades de los conductores
Condiciones de frontera
Condiciones de frontera de Dirichlet y Newmann
Frontera dieléctrico – conductor
Frontera dieléctrico- dieléctrico
Funcionamiento del sistema pararrayos
Ecuaciones de Poisson y de Laplace
Ejercicios del capítulo
Respuestas a los ejercicios
Para los que desean saber más
Flujo de corriente eléctrica en medios físicos
Introducción
Principios generales
Densidad de portadores libres
Movilidad de portadores libres
Densidad de corriente eléctrica
Conductividad y resistividad eléctrica
Relación entre la resistividad y la temperatura
Intensidad de corriente eléctrica
Ecuación de continuidad de la corriente eléctrica
Condiciones de frontera
Ley de Ohm y cálculo de resistencia
Potencia eléctrica y efecto Joule
Ejercicios del capítulo
Respuestas a los ejercicios
Para los que desean saber más
Magnetostática
Introducción
Fuentes del campo magnético
Ley de Coulomb para fuerzas magnéticas
Flujo y densidad de flujo magnético
Intensidad de campo magnético
Ley de Biot-Savart
Ley Circuital de Ampere Permeabilidad magnética
Condiciones de frontera
Propiedades de los materiales magnéticos
Clasificación de los materiales según sus propiedades magnéticas
Materiales diamagnéticos
Materiales paramagnéticos
Materiales antiferromagnético
Materiales ferromagnético
Materiales ferrimagnéticos
Factores que afectan la susceptibilidad magnética
Temperatura
Frecuencia
Potencial magnético escalar
Potencial magnético vectorial
Ejercicios del capítulo
Respuestas de los ejercicios
Para los que desean saber más
Electrodinámica y Ondas
Introducción
Ley de Inducción de Faraday
Corriente de desplazamiento
Corriente en un condensador
Modelo de un condensador real
Tangente de pérdidas de un medio
Clasificación de medios según la tangente de pérdidas
Ondas electromagnéticas en dieléctricos perfectos
Impedancia intrínseca
Velocidad de propagación
Índice de refracción
Constante de fase
Longitud de onda
Ondas electromagnéticas en medios disipativo
Velocidad de propagación
Impedancia intrínseca
Profundidad de penetración
Longitud de onda
Ondas en buenos aislantes
Ondas en buenos conductores
Efecto superficial
Efecto piel y resistencia AC
Parámetros de propagación en medios abiertos
El espectro electromagnético y las bandas de referencia
Potencia eléctrica transmitida a través de ondas electromagnéticas
El vector de Poynting
Potencia en valores RMS
Pérdidas por propagación en un medio disipativo
Atenuación en decibeles
Ejercicios del capítulo
Respuestas a los ejercicios
Para los que desean saber más
Ondas en medios abiertos acotados
Introducción
Modos de propagación de ondas electromagnéticas
Polarización de ondas EM
Polarización lineal
Polarización circular
Polarización elíptica
Incidencia sobre un plano normal
Coeficientes de Fresnel de reflexión y transmisión
Potencia incidente y reflejada
Reflexión total y ondas estacionarias
Reflexión parcial
Relación de onda estacionaria ROE
Impedancia de entrada de una pared infinita
Propagación a través de una pared finita
Impedancia de entrada normalizada
Incidencia oblicua
Ley de Snell
Reflexión total
Modos de polarización TE, TM Y TEM
Coeficientes de Fresnel en polarización TE
Coeficientes de Fresnel en polarización TM
Ángulo de refracción total – polarización TM
Coeficientes de Fresnel complejos
Reflectancia y transmitancia
Ejercicios del capítulo
Respuestas a los ejercicios
Para los que desean saber más
Ondas electromagnéticas en medios guiados
Introducción
Líneas de transmisión
Tipos de líneas de transmisión
Parámetros eléctricos de líneas de transmisión
Modelos de líneas de transmisión
Modelos de parámetros concentrados
Modelos de parámetros distribuidos Modelos reducidos de parámetros distribuidos
Propagación en líneas de transmisión acotadas
Impedancia de entrada en líneas de transmisión acotadas
Impedancia de entrada normalizada
Máximos y mínimos de voltaje
Relación de onda estacionaria
Potencia y pérdidas en líneas de transmisión
Reflectancia y transmitancia
Transformador de impedancias
Métodos gráficos – La carta de Smith
Construcción
Cálculo de la impedancia de entrada de una línea mal acoplada
Parámetros de transmisión
Diagrama de admitancia
Cálculo de acoples reactivos usando carta de Smith
Acople reactivo a partir de secciones del mismo conductor
Guías de onda
Principios de propagación
Guías de onda rectangulares
Método gráfico para determinar modos de propagación
Parámetros de propagación
Impedancia intrínseca
Potencia y pérdidas en guías de onda rectangulares
Guías de onda circulares
Propagación en fibra óptica
Ejercicios del capítulo
Respuestas a los ejercicios
Para los que desean saber más
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