Electromagnetismo con aplicaciones /

Incluye Referencias Bibliográficas

1 Introducción

1-1 Electromagnetismo: su importancia

1-2 Dimensiones y unidades

1-3 Unidades fundamentales y secundarias

1-4 Cómo interpretar los símbolos y la notación

1-5

Ecuación y numeración de problemas

1-6 Análisis vectorial

Introducción

Escalares y vectores

Suma y resta de vectores

Multiplicación y división de un vector por un escalar

Coordenadas rectangulares y la descomposición de un vector en componentes

El producto escalar o producto punto de dos vectores

La integral de línea

La integral de superficie

La integral de volumen

Producto vectorial o producto cruz de dos vectores

1-7 Introducción a los sistemas coordenados

Tablas de coordenadas

Problemas

2 Campos eléctricos y magnéticos

2-1 Introducción

mam

Campos eléctricos

2-2

Carga eléctrica Q y campo eléctrico E

37

2-3 Potencial eléctrico V y su gradiente E

42

Superposición de potencial

47

2-4 Líneas de corriente de un campo eléctrico y contornos equipotenciales; ortogonalidad

50

2-5 Líneas de transmisión multiconductoras

50

50

Líneas de carga

2-6 Flujo eléctrico y densidad de flujo eléctrico (o desplazamiento):

54

Ley de Gauss

54

Carga de superficie, caso uniforme

56

Carga de superficie, caso no uniforme

58

Volumen de carga y Ley de Gauss

60

2-7 Divergencia

63

Ecuaciones de Laplace y Poisson

2-8

Condiciones de frontera; medios dieléctricos

2-9 Capacitores y capacitancia; celdas capacitoras

Energía en el capacitor y densidad de energía 2-10 Líneas de transmisión de microcinta y cinta doble

2-11 Corrientes eléctricas

Corriente eléctrica y densidad de corriente

Resistencia y conductancia; resistividad y conductividad

Ley de Ohm

Ley de Ohm en un punto y densidad de corriente

Potencia y Ley de Joule

Comparación de dieléctricos, conductores y semiconductores

(un repaso)

Celdas conductoras

Condiciones de frontera; medio conductor

63

66

69

70

73

73

75

76

77

78

79

82

86

Potencial y fem

87

2-12 Campos magnéticos de corrientes eléctricas

87

Flujo magnético I'm y densidad de flujo magnético B;

Ley de Gauss

92

Fuerza de Lorentz o ecuación motor

94

Inductancia, inductores, energía y densidad de energía

96

Energía del inductor y densidad de energía

99

Celdas inductoras

99

2-13 Campos magnéticos cambiantes, inducción y Ley de Faraday

103

2-14 Ejemplos de inducción

107

Movimiento e inducción cambiante con el tiempo

107

Acoplamiento, diafonía e inductancia mutua

113

2-15 Rotacional

116

2-16 Ecuaciones de Maxwell

120

Problemas

123

3 Líneas de transmisión

127

3-1 Introducción

3-2 Teoría de circuitos

127

3-3 Teoría de campo

La línea de transmisión de microcinta

132

Fórmulas de la impedancia de líneas de transmisión

Energía, potencia y el vector de Poynting

3-4 La línea de transmisión uniformemente terminada y la VSWR (Razón de voltaje de onda estacionaria)

Acoplamiento de impedancia; la carta de Smith

Uso de una carta de Smith

Ajuste del adaptador

3-5 Ancho de banda

3-6 Pulsos y transitorios

El transformador 2/4

Conclusiones importantes

Problemas

148

157

158

163

167

175

175

178

179

4 Propagación de onda, atenuación, polarización, reflexión y difracción

4-1 Introducción

4-2 Ondas en el espacio

183

183

183

4-3 Ondas viajeras y ondas estacionarias

189

4-4 Conductores y dieléctricos

193

4-5 Medios conductores y líneas disipativas

197

4-6 Histéresis dieléctrica y pérdida dieléctrica

203

4-7 Ondas planas en interfaces y líneas de transmisión análogas

205

Absorción de onda con hoja conductora (hoja de Salisbury)

212

Absorción de onda con un medio de titanato de ferrita

213

4-8 Velocidad de fase relativa e índice de refracción

218

4-9 Velocidad de grupo

220

4-10 Relaciones de potencia y energía

224

4-11 Polarización lineal, elíptica y circular

228

4-12 Vector de Poynting para ondas polarizadas elíptica y circularmente

232

4-13 La elipse de polarización y la esfera de Poincaré

233

4-14 Incidencia oblicua; reflexión y refracción

237

Caso perpendicular (E1)

238

Caso paralelo (E)

Onda plana elípticamente polarizada, incidencia oblicua

246

251

4-15

4-16 Principio de Huygens y óptica física; difracción

243

Proyectos

257

Problemas

260

5 Antenas, radiación y sistemas inalámbricos

267

5-1 Introducción

267

5-2 Parámetros básicos de antena

268

5-3 Redes o arreglos

281

Dos fuentes puntuales isotrópicas

281

Multiplicación de diagramas

283

Red binomial

283

Redes lineales de n fuentes puntuales isotrópicas de igual

amplitud y espaciamientos

285

5-4 Potenciales retardados

298

5-5 La antena dipolar corta y su resistencia a la radiación

5-6 Diagrama y resistencia de radiación de dipolos de 2/2 y 3 2/2

5-7 Red de radiación perpendicular

5-9 Tipos de antena

5-8 Campos de una antena dipolar /2

Espiras, dipolos y ranuras

Antenas coaxiales ensanchadas

Antenas ensanchadas de dos conductores

Antenas ensanchadas con guía de onda

Antenas de reflector de hoja plana

Antenas de disco parabólico y de lentes dieléctricas

Antenas de radiación longitudinal: varilla dieléctrica, Yagi-Uda

y helicoidal

Antenas de ancho de banda amplio: espiral cónica.

de periodicidad logarítmica y 3 en 1

Antenas de conexión provisional

Redes de dipolos y ranuras; superficies selectivas de frecuencias

(FSS, por sus siglas en inglés)

5-10

Enlace radial y fórmula de Friis

5-11

Temperatura de la antena, relación señal-ruido,

y detección remota

Nota: razones y decibeles

5-12 Radar y área de eco

Radar del clima de impulsos Doppler

El reflector de corneta

Satélites de posición global y relatividad

5-13

Campo distante, campo próximo y transformada de Fourier

5-14

5-15 Sistemas celulares basados en la Tierra, en el aire

y en el espacio

5-16 Absorción por atmósfera y follaje

Proyectos

Problemas

6 Electrodinámica

6-1 Introducción

6-2 Movimiento de partículas cargadas en campos eléctricos

6-3 El tubo de rayos catódicos (TRC); desviación eléctrica

6-4

Partículas cargadas moviéndose en un campo magnético

estático

Radio de una partícula

6-5 Tubo de rayos catódicos; desviación magnética

Frecuencia de rotación

6-6 Motor de rotación o generador

6-7 Motor lineal

6-8 Generador de efecto Hall

6-9 Conductor móvil en un campo magnético estático

6-10 El freno magnético

Problemasالجود عاصي ب

7

7-1 Introducción

7-2 Homogeneidad, linealidad e isotropia

7-3 Tabla de permitividades

7-4 El campo eléctrico en un dieléctrico

7-6 Polarización

416

7-5 El dipolo eléctrico y el momento dipolar eléctrico

7-7 Relaciones de frontera

422

7-8 Tabla de relaciones de frontera

425

7.9 Resistencia dieléctrica

425

7-10 Energía y densidad de energía

426

7-11 Orbita del electrón en un átomo

429

Dipolos magnéticos, espiras y solenoides

432

7-12

7-13 Materiales magnéticos

438

7-14 Dipolos magnéticos y magnetización

441

7-15 Varilla uniformemente magnetizada y solenoide equivalente de núcleo de aire

443

7-16 Relaciones de frontera

447

7-17 Ferromagnetismo

451

7-18

Curvas de magnetización

453

7-19 Histéresis

460

462

7-20 Energía en un magneto

464

7-21 Magnetos permanentes

7-22

Tabla de materiales magnéticos permanentes

466

7-23 Desmagnetización

466

7-24

Circuito sin separación

471

7-25

Circuito magnético con entrehierro

472

7-26

Fuerza magnética en el entrehierro

474

7-27

Magneto permanente con entrehierro

476

7-28

Comportamiento de la corriente alterna en materiales ferromagnéticos

479

481

7-29 Corrientes parásitas Problemas

482

8 Guías de onda, resonadores y fibras ópticas

8-1 Introducción

8-2 Circuitos, líneas y guías: una comparación

8-3

Onda en modo TE en la línea o guía de transmisión en el plano paralelo infinito

8-4

La guía de ondas rectangular hueca

8-5 La guía de ondas cilíndrica hueca

8-6 Guías de onda hueca de otras secciones transversales

8-7 Dispositivos de guía de ondas

8-8 Ondas que viajan paralelamente a un plano de frontera

8-9 Guías de ondas abiertas

521

8-10 Guías de ondas de hoja dieléctrica

525

8-11 Fibra dieléctrica y guías de ondas de varillas: fibras ópticas

529

INTRODUCCIÓN

1-1 ELECTROMAGNETISMO: SU IMPORTANCIA

El electromagnetismo es importante, ya que proporciona un entendimiento, en un mundo real en forma tridimensional, de la electricidad y magnetismo.

De acuerdo con la teoría de circuitos, la batería que se muestra en la figura 1-1 proporciona un voltaje V y envía una corriente I a través de los alambres ha Atómica la carga. Ésta es una representación simple; casi toda la energía se lleva de la batería a la carga mediante campos electromagnéticos externos a los alambres, éstos actúan como guías de la energía, como se observa en la figura. Se extiende un campo eléctrico entre los alambres que están rodeados por un campo magnético. Con las corrientes alternas algo de energía se irradia al espacio.