Física Teórica 1

Lic. en Ciencias Físicas, Primer Cuatrimestre 2006

Docentes
Clases Teóricas:  Fernando Lombardo
Clases de Problemas:  Marc Thibeault
Paula Villar
Homero Lozza 
Horarios y Aulas
Clases Teóricas:  Lunes y Miércoles de 9:00 a 11:00, Aula 5, Pabellon 1
Clases de Problemas:  Lunes y Miércoles de 11:00 a 14:00, Aula 5, Pabellon 1

Régimen de promoción: tres parciales, con posibilidad de recuperar dos.
Primer parcial: 24 de abril, 09h15, aula 9, Pabellon 1.
Segundo parcial: 29 de mayo, 09h15, aula 9, Pabellon1.
Tercer parcial: 5 de julio, 09h30, aula 9, Pabellon 1.
Primer recuperatorio: Miercoles, 12 de julio, 10h00, aula 2, Pabellon 1.
Segundo recuperatorio: Miercoles, 19 de julio, 10h00, aula 2, Pabellon 1.

Programa de la materia

  1. Introducción. Repaso de leyes experimentales y principios básicos de los fenómenos EM. Fuerza sobre una partícula cargada en movimiento. Sistemas de unidades. Ecuaciones de Maxwell en el vacío y en medios materiales. Campos E, B, H, D y fuentes J, r. Densidades de polarización y magnetización. Relaciones constitutivas. Condiciones de contorno.
  2. Teoremas de Green. Método de imágenes (planos y esferas). Método de la función de Green (planos y esferas).
  3. Algunos métodos generales de resolución analítica. Separación de variables para geometrías cartesianas, esféricas y cilíndricas. Prolongación analítica. Ejemplo: potencial electrostático de una espira circular cargada uniformemente.
  4. Conceptos energéticos. Casos estáticos. Densidades de energía electro y magnetostática. Concepto de conservación local. Leyes dinámicas de conservación para un sistema de partículas cargadas y campos EM. Conservación de la energía: Teorema de Poynting. Conservación del impulso lineal, tensor de Maxwell. Conservación del impulso angular. Ejemplos.
  5. Ondas electromagnéticas en regiones sin fuentes. Medios lineales y homogéneos. Descomposición espectral en frecuencias temporales y espaciales: ondas planas. Polarización. Propagación de pulsos. Problemas con contornos. Propagación forzada estacionaria entre dos planos conductores. Reflexión y transmisión en la interfaz plana entre dos dieléctricos isótropos. Coeficientes de Fresnel. Relaciones de dispersión para ondas en cristales. Ondas superficiales en superficies planas: plasmones.
  6. Propagación de ondas en cilindros. Guías de onda metálicas. Modos propios. Ecuación de dispersión. Flujo de potencia y atenuación. Pérdidas de potencia en la cercanía de conductores reales. Cavidades resonantes. Fibras ópticas.
  7. Relatividad especial. Las transformaciones de Lorentz como transformaciones ortogonales. Cuadrivectores y tensores. Covarianza de la electrodinámica. Transformaciones de campos y fuentes. Covarianza de las leyes de conservación.
  8. Radiación electromagnética. Aproximación de onda larga. Campos cercanos y campos lejanos. Potencia irradiada. Radiacióm dipolar eléctrica, dipolar magnética y cuadrupolar eléctrica. Radiación producida por fuentes con dimensiones comparables a la longitud de onda. Aproximación para antenas sencillas. Campos de una partícula cargada. Potenciales de Liénard-Wiechert. Radiación ciclotrónica y sincrotrónica. Distribución espectral. Radiación Cerenkov.
  9. Formulation Lagrangiana del campo electromagnético; temas avanzados a definir.

Bibliografía general

  1. John David Jackson, "Classical Electrodynamics", 3ra. edición (1998), John Wiley & Sons. Un clásico. Buen balance entre contenido físico y herramientas matemáticas. Más material que el que veremos aquí. Surgió de un curso de dos semestres dado por Jackson en Illinois y McGill. En la biblioteca existen ediciones anteriores: la primera de 1962 (usa exclusivamente el sistema cgs de unidades y ha sido traducida al español por Ed. Alhambra) y la segunda de 1974. La tercera edición está actualizada, especialmente en algunas aplicaciones y en que usa exclusivamente el sistema MKS.
  2. W. Panofsky y M. Philips, "Classical Electricity and Magnetism", la edición original es de Addison-Wesley en 1955. Varias reediciones posteriores, ahora agotado. Muy bueno, no cubre todos los temas pero es muy claro y vale la pena consultarlo. Esta en biblioteca. Panofsky fue director del Stanford Linear Accelerator Center y luego se transformó en especialista en control de armamentos.
  3. L. D. Landau y E. M. Lifshitz, "The Classical Theory of Fields", 4ta. edición revisada (1997), Vol. 2 del Curso de Física Teórica, editado por Butterworth-Heinemann. Una teoría completa sobre campos electromagnéticos y gravitacionales. Existen varias ediciones anteriores, en particular la de editorial Mir (en francés) que todavía se consigue muy barata en algunas librerías de textos usados. Está en biblioteca.
  4. L. D. Landau y E. M. Lifshitz, "Electrodynamics of Continuous Media", agotado, Vol. 8 del Curso de Física Teórica. Teoría electromagnética en medios materiales y teoría de las propiedades macroscópicas, eléctricas y magnéticas, de la materia. Especialmente recomendado el capítulo de ondas electromagnéticas. Está en biblioteca.
  5. Schwinger, DeRaad, Milton & Tsai, "Classical Electrodynamics", WestView Press, 1998. Prof. Lombardo tiene una copia.
  6. Roland H. Good y Terence J. Nelson, "Classical Theory of Electric and Magnetic Fields, editado originalmente por Academic Press en 1971 y 1974. No encontré ediciones posteriores en Academic Press.
  7. J. A. Stratton, "Electromagnetic Theory", McGraw-Hill. Por ser la primera edición de 1941, está desactualizado en cuanto a aplicaciones, pero tiene aspectos interesantes. Está en biblioteca.
  8. Leonard Eiges, "The classical electromagnetic field", Addison-Wesley, 1972. Este libro es interesante por hacer una clara distinción metódica entre problemas con fuentes "conocidas" (integración directa) y "desconocidas" (problemas con condiciones de contorno).
Bibliografía especial
  1. Richard Phillips Feynman, et al; "The Feynman Lectures on Physics", especial para repasar la parte fenomenológica y aprender nuevas maneras de mirar a un problema.
  2. Hollis C. Chen, "Theory of electromagnetic waves: a coordinate-free approach", Mc-Graw-Hill series in Electrical Engeneering, New York (1983). Enfatiza las simetrías propias de ondas medios materiales. Usa tratamientos diádicos.
  3. Max Born and Emil Wolf, "Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light", Cambridge Univ Press, Cambridge (1999, 7th edition). Está en biblioteca.
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Ultima actualización: 7 de Julio de 2006
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