3.9. Electromagnetismo (ELM)

El electromagnetismo estudia el comportamiento de las cargas eléctricas en reposo y en movimiento, las propiedades de los campos eléctricos y magnéticos, y su interacción según lo descrito por las ecuaciones de Maxwell. Abarca la electrostática, magnetostática, electrodinámica y la propagación de ondas electromagnéticas en el vacío y la materia.

3.9.1. ELM/Electrostática: Campo Eléctrico y Ley de Gauss

Análisis de cargas estacionarias, la naturaleza vectorial del campo eléctrico y la aplicación de la Ley de Gauss a sistemas simétricos.
Temas:
Core

• Ley de Coulomb para cargas puntuales y el principio de superposición lineal
• El vector de campo eléctrico y el cálculo para distribuciones continuas de carga
• La Ley de Gauss en forma integral y su relación con la carga encerrada
• Forma diferencial de la Ley de Gauss: ∇⋅ = ρ∕𝜖₀
• Aplicaciones de la Ley de Gauss a esferas y cortezas

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

1.

Calcular la fuerza y el campo electrostático para distribuciones de carga usando superposición y la Ley de Gauss [Usar]

2.

Evaluar el flujo eléctrico a través de superficies y relacionarlo con la carga encerrada [Evaluar]

3.

Determinar la densidad de carga volumétrica a partir de una expresión dada del campo eléctrico usando la forma diferencial de la Ley de Gauss [Usar]

3.9.2. ELM/Corriente Eléctrica, Circuitos y Leyes de Kirchhoff

Estudio del flujo de carga eléctrica, la resistencia, la potencia disipada y el análisis de circuitos de corriente continua mediante las leyes de Kirchhoff.
Temas:
Core

• Definición de corriente eléctrica, densidad de corriente y la ecuación de continuidad
• Ley de Ohm, resistividad y dependencia de la resistencia con la temperatura
• Ley de Kirchhoff de corrientes (KCL): conservación de la carga en un nodo
• Ley de Kirchhoff de voltajes (KVL): conservación de energía en una malla
• Análisis de circuitos en serie y paralelo: resistencias equivalentes
• Circuitos RC: carga y descarga, constante de tiempo τ = RC

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

1.

Aplicar la LCK y la LVK para resolver circuitos DC de múltiples mallas relevantes para el diseño de hardware digital [Usar]

2.

Calcular la potencia disipada y determinar las constantes de tiempo para circuitos RC y RL [Evaluar]

3.

Analizar la respuesta transitoria de circuitos RC y RL y relacionarla con la temporización de señales en sistemas digitales [Usar]

3.9.3. ELM/Ecuaciones de Maxwell y Transformaciones de Norma

La unificación de la electricidad y el magnetismo y la estructura matemática de las ecuaciones de campo.
Temas:
Core

• 

  Corrección de Maxwell a la Ley de Ampère y la corriente de desplazamiento _d

• El conjunto completo de las cuatro ecuaciones de Maxwell en el vacío y la materia
• El teorema de Poynting y la conservación de la energía en los campos
• El vector de Poynting = × como densidad de flujo de energía
• Concepto de invarianza de norma en electrodinámica

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

1.

Enunciar las cuatro ecuaciones de Maxwell e identificar su contenido físico [Familiarizarse]

2.

Calcular la corriente de desplazamiento y el vector de Poynting para una configuración electromagnética [Usar]

3.

Analizar el flujo de energía y el transporte de potencia en sistemas electromagnéticos incluyendo líneas de transmisión [Evaluar]