DADES IDENTIFICATIVES 2023_24
Assignatura (*) ELECTROMAGNETISME Codi 17274104
Ensenyament
Grau en Enginyeria Matemàtica i Física (2021)
Cicle 1r
Descriptors Crèd. Tipus Curs Període
6 Obligatòria Segon 1Q
Llengua d'impartició
Català
Departament Eng. Electrònica, Elèctrica i Automàtica
Coordinador/a
CABRÉ RODON, ROGER
Adreça electrònica roger.cabre@urv.cat
benjamin.iniguez@urv.cat
Professors/es
CABRÉ RODON, ROGER
IÑIGUEZ NICOLAU, BENJAMIN
Web http://https://campusvirtual.urv.cat/local/alternatelogin/index.php
Descripció general i informació rellevant <p>Aquest curs parteix de les Equacions de Maxwell, ja establertes a Física II, i desenvolupa les aplicacions d'aquestes com són les ones electromagnètiques lliures, les ones confinades, ones guiades, la marxa de rajos òptics, la formulació relativista de les equacions de Maxwell, la propagació de senyals electromagnètiques a partir d'una font.</p>

Competències
Tipus A Codi Competències Específiques
 CE1 Integrar els fonaments de les àrees més importants de la matemàtica, la física i l'enginyeria.
 CE2 Establir connexions entre conceptes, eines i problemes relacionats de les matemàtiques, la física i l'enginyeria.
 CE3 Utilitzar raonaments deductius i inductius per demostrar teoremes matemàtics i desenvolupar models físics de manera rigorosa.
 CE4 Interpretar les bases i estar en condicions d'aprofundir en alguns temes avançats de matemàtiques i de física d'interès pràctic industrial i per a l'enginyeria.
 CE5 Entendre, desenvolupar i analitzar models quantitatius per a problemes d'enginyeria.
 CE7 Identificar els nous reptes físics i matemàtics que es plantegen en la solució de problemes d'enginyeria.
 CE10 Resoldre problemes de mecànica, termodinàmica, fluids, ones, electromagnetisme i física quàntica, i la seva aplicació a problemes d'enginyeria.
Tipus B Codi Competències Transversals
 CT2 Gestionar la informació i el coneixement mitjançant l'ús eficient de les TIC.
 CT5 Comunicar informació de forma clara i precisa a audiències diverses.
Tipus C Codi Competències Nuclears

Resultats d'aprenentage
Tipus A Codi Resultats d'aprenentatge
 CE1 Entén l'enunciat del teorema d'existència i unicitat
Sap aplicar les fórmules de Liouville i variació de constants
Entén els conceptes de conjugació i equivalència topològica
Sap utilitzar el mètode de les característiques
Coneix la classificació de les equacions en derivades parcials de segon ordre
Sap resoldre problemes de condicions de contorn
 CE2 Desenvolupa els algoritmes bàsics per a problemes no lineals, així com és conscient de les seves limitacions
Comprèn la relació entre les diferents formes de presentar aquestes equacions de Maxwell (forma integral, diferencial, ...) en confluència amb les condicions de contorn en fronteres
Comprèn com buscar solucions de les equacions de Maxwell sota distribucions de càrrega i / o corrent amb condicions de contorn concretes, obtenint així les formes de les ones electromagnètiques tant en l'espai lliure com guiades
Comprèn, a un nivell introductori, la utilitat i les característiques de dispositius d'enginyeria com les guies d'ones i i les antenes
Entén com reformular i unificar les equacions de Maxwell en cuadrivectorés invariants, usant la mecànica relativista especial
És capaç d'enunciar les tres lleis de la termodinàmica
 CE3 Comprèn la relació entre les diferents formes de presentar aquestes equacions de Maxwell (forma integral, diferencial, ...) en confluència amb les condicions de contorn en fronteres
Entén com reformular i unificar les equacions de Maxwell en cuadrivectorés invariants, usant la mecànica relativista especial
 CE4 Entén com reformular i unificar les equacions de Maxwell en cuadrivectorés invariants, usant la mecànica relativista especial
 CE5 Comprèn com buscar solucions de les equacions de Maxwell sota distribucions de càrrega i / o corrent amb condicions de contorn concretes, obtenint així les formes de les ones electromagnètiques tant en l'espai lliure com guiades
 CE7 Assumeix les equacions de Maxwell ja establertes en l'assignatura Física II, així com entendre el seu significat i implicacions
 CE10 És capaç d'enunciar les tres lleis de la termodinàmica
Tipus B Codi Resultats d'aprenentatge
 CT2 Domina les eines per gestionar la pròpia identitat i les activitats en un entorn digital
Cerca i obté informació de manera autònoma amb criteris de fiabilitat i pertinença
Organitza la informació amb les eines adequades (en línia i presencials) que li permetin desenvolupar les seves activitats acadèmiques
Elabora informació amb les eines i formats adequats a la situació comunicativa, i ho fa de manera honesta
Utilitza les TIC per compartir i intercanviar informació
 CT5 Produeix un text de qualitat, sense errors gramaticals i ortogràfics, amb una presentació formal acurada i un ús adequat i coherent de les convencions formals i bibliogràfiques
Construeix un text estructurat, clar, cohesionat, ric i d'extensió adequada
Elabora un text adequat a la situació comunicativa, consistent i persuasiu
Usa els mecanismes de comunicació no verbal i els recursos expressius de la veu necessaris per fer una bona intervenció oral
Construeix un discurs estructurat, clar, cohesionat, ric i d'extensió adequada
Produeix un discurs adequat a la situació comunicativa, consistent i persuasiu, i interactua de manera efectiva amb l'auditori
Tipus C Codi Resultats d'aprenentatge

Continguts
Tema Subtema
Equacions de Maxwell en forma diferencial i integral. Solucions en un medi homogeni infinit. Repàs de les equacions de Maxwell en versió integral i de les Equacions de Maxwell en forma diferencial, tant en bulk com en interfícies. Equació de continuïtat. Solució de les Equacions de Maxwell en espais homogenis infinits i sense càrrega (confinament 0 D). Radiació electromagnètica en forma d’ones planes. Energia dels camps elèctric i magnètic. Vector de Poynting. Radiació electromagnètica en coordenades esfèriques i cilíndriques. Ones planes en medis conductors.
Ones en medis confinats. Làmines, guies i cavitats. 1. Confinament 1D. Ones confinades entre dos plans paral·lels. Modes de transmissió TE i TM en 2D.
2.Confinament 2D. Guies d'ones. Modes de transmissió TE i TM. Exemple: Guies d'ones de secció rectangular i cilíndrica. Fibres òptiques. Ones guiades en secció coaxial.
3. Confinament 3D total. Cavitats ressonants i comptatge d'ones estacionàries. Model de Rayleigh-Jeans.
Línies de transmissió Que és una línia de transmissió com un cas particular d'una guia d'ona. Model d’elements distribuïts. Coeficients de reflexió.Exemple del cable coaxial i de la línia bifilar. Paràmetres més significatius: impedància característica Zc i coeficient de reflexió rho. Càlcul de Zc en tots els tipus útils de línies de transmissió. Concepte d'interferència constructiva i destructiva i Relació d'Ones Estacionàries.
Marxa de rajos electromagnètics Raig electromagnètic que travessa una interfície plana entre dos medis homogenis no conductors. Demostració de les lleis de la reflexió i de la refracció. Polaritzacions s i p. Càlcul dels coeficients de Fresnell i principi de conservació de l'energia radiant. Aplicació al cas d'una làmina plano paral·lela dielèctrica prima entre dos altres medis dielèctrics. Reflexió múltiple. Càlcul de les interferències constructives i destructives. Capes antireflectants.
Formulació unificada de les equacions de l'electromagnetisme i la seva invariança relativista. Formulació de les equacions de Maxwell en termes dels dos potencials electromagnètics: potencial escalar i potencial vector. Gauge de Coulomb i Gauge de Lorentz. Recordatori de les Transformacions de Lorentz de la relativitat especial i de la Mètrica de Minkowski. Quadrivectors involucrats en l'electromagnetisme. Criteri d'Einstein. Pujar i baixar indexos covariants-contravariants usant la Mètrica de Minkowski. Formulació de les Equacions de Maxwell unificada en una sola equació quadrivectorial. Demostració de la invariància relativista d'aquesta equació i la d'altres equacions útils de l'electromagnetisme.
Propagació de senyals electromagnètics a partir de fonts Solució de les equacions de Maxwell en forma de potencials retardats. Exemples de propagació de senyals a partir de fonts variables en el temps: radiació d'una càrrega variable; radiació d’un dipol oscil·lant; radiació d’un grup de càrregues mòbils;...

Planificació
Metodologies  ::  Proves
  Competències (*) Hores a classe
Hores fora de classe
(**) Hores totals
Activitats Introductòries
1 0 1
Sessió Magistral
CE1
CE2
CE3
CE4
CE5
CE7
CE10
CT2
CT5
30 30 60
Resolució de problemes, exercicis a l'aula ordinària
CE1
CE2
CE3
CE4
CE5
CE7
CE10
CT2
CT5
20 20 40
Pràctiques a través de TIC
CE1
CE2
CE3
CE4
CE5
CE7
CE10
CT2
CT5
8 25 33
Pràctiques a laboratoris
CE1
CE2
CE3
CE4
CE5
CE7
CE10
CT2
CT5
2 2 4
Atenció personalitzada
CE1
CE2
CE3
CE4
CE5
CE7
CE10
1 2 3
 
Proves mixtes
CE1
CE2
CE3
CE4
CE5
CE7
CE10
CT2
CT5
4 0 4
Proves orals
CE1
CE2
CE3
CE4
CE5
CE7
CE10
CT2
CT5
1 2 3
Proves pràctiques
CE1
CE2
CE3
CE4
CE5
CE7
CE10
CT2
CT5
1 1 2
 
(*) En el cas de docència no presencial, són les hores de treball amb suport vitual del professor.
(**) Les dades que apareixen a la taula de planificació són de caràcter orientatiu, considerant l’heterogeneïtat de l’alumnat

Metodologies
Metodologies
  Descripció
Activitats Introductòries Introducció al contingut, planificació i avaluació de l'assignatura
Sessió Magistral Classes expositives amb participació de l'alumnat
Resolució de problemes, exercicis a l'aula ordinària Es faran problemes per a il·lustrar la part de teoria i entendre-la millor
Pràctiques a través de TIC Treballs de simulació de certs sistemes electromagnètics estudiats a la teoria
Pràctiques a laboratoris Una pràctica de transmissió de senyals en cables coaxials
Atenció personalitzada Resoldre dubtes i problemàtiques individuals de cada estudiant

Atenció personalitzada
Descripció

Cadascú segons les necessitats que vagin sortint


Avaluació
Metodologies Competències Descripció Pes        
Proves mixtes
CE1
CE2
CE3
CE4
CE5
CE7
CE10
CT2
CT5
Dos examens parcials de teoria i problemes, amb un pes de 32,5 % de la nota cadascú. 65 %
Proves orals
CE1
CE2
CE3
CE4
CE5
CE7
CE10
CT2
CT5
Presentació oral del treball de simulació realitzat per grups de 2. Aquí s'avaluarà només les habilitats comunicatives i de presentació, no els resultats de les pràctiques 10 %
Proves pràctiques
CE1
CE2
CE3
CE4
CE5
CE7
CE10
CT2
CT5
Resulatats obtinguts dels treballs de simulació i de la pràctica dels cables 25 %
Altres  
 
Altres comentaris i segona convocatòria

Per a poder aprovar s'han de complir els següents requisits:

1. S'ha de treure una nota mínima de 3,5 sobre 10 de cadascú dels dos parcials de teoria i problemes.

2. S'ha de treure un 4 sobre 10 com a mínim de la mitjana dels dos parcials de teoria i problemes.

3. S'ha de treure com a mínim una nota de 4 sobre 10 del bloc de pràctiques a laboratoris (Estudis Previs, Realització i informes i Examen Pràctic).

En segona convocatòria s'oferiran les següents proves optatives:

1. Un examen del 1er parcial de teoria i problemes (32,5 % de la nota)

2. Un examen del 2on parcial de teoria i problemes (32,5 % de la nota)

Tothom que hagi suspès l'assignatura en 1a. Convocatòria podrà presentar-se directament i opcional a qualsevol de les 2 proves ofertes en 2a convocatòria.

Si algú ha aprovat l'assignatura i vol presentar-se a 2a convocatòria per a millorar nota, haurà de fer-ho en els termes descrits a l'Article 4 de la Normativa Acadèmica de Graus i Màsters de la URV, a la pàgina 21:

https://www.urv.cat/media/upload/arxiusormatives/propia/activitat_universitaria/docencia_estudi/2022-23_NA_GM%20cat.pdf

En qualsevol dels casos la qualificació obtinguda en 2a convocatòria substitueix sempre la de 1a convocatòria de cadascuna de les 2 proves a les que es presenti l'estudiant.


Fonts d'informació

Bàsica Reitz, Milford & Christy, Fundamentos de la teoría electromagnética, 4, Addisson-Wesley
William Hyatt y John Buck, Teoría Electromagnética, 8, Mc Graw-Hill
J. Costa Quintana, F. López Aguilar, Interacción Electromagnética. Teoría Clásica, , Editorial Reverté
Richard Fitzpatrick Professor of Physics The University of Texas at Austin., Classical Electromagnetism: An intermediate level course, , Infolibros

Complementària

Recomanacions

Assignatures que en continuen el temari
FÍSICA QUÀNTICA/17274108

Assignatures que es recomana cursar simultàniament
EQUACIONS DIFERENCIALS II/17274105
MECÀNICA CLÀSSICA/17274106
MÈTODES NUMÈRICS/17274109

Assignatures que es recomana haver cursat prèviament
EQUACIONS DIFERENCIALS I/17274006
FÍSICA II/17274007
(*)La Guia docent és el document on es visualitza la proposta acadèmica de la URV. Aquest document és públic i no es pot modificar, llevat de casos excepcionals revisats per l'òrgan competent/ o degudament revisats d'acord amb la normativa vigent