Curs Acadèmic: 2000/2001


Assignatura: Física I


Pre-requisits:

            Obligatoris:

Física Aplicada


Coordinador:

Joaquim Fort


Professor:

Joaquim Fort


Objectius:

Donar a l'alumne els coneixements físics necessaris per les assignatures dels cursos superiors. Exemplificar la utilització de la matemàtica. Estimular i orientar la capacitat d'anàlisi


Continguts:

TEMA 1- Electrostàtica

Càrrega elèctrica. Propietats.Electrizació per fregament i per inducció. Conducció, aïllants i semiconductors. Llei de Coulomb. Permitivitat elèctrica. Principi de superposició. Camp elèctric. definició, unitats. Camp elèctric degut a una càrrega punt. Camp elèctric degut a sistemes de càrregues puntuals. Camp elèctric degut a distribucions contínues de càrregues. Línies de camp elèctric. Flux del vector camp elèctric. Flux a través d'un superfície tancada. Teorema de Gauss. 1ª Equació de Maxwell. Aplicacions del teorema de Gauss: Camp degut a una esfera carregada uniformement. Camp degut a una làmina plana no conductora.
Conductors en equilibri electrostàtic: propietats. Camp elèctric entre dues plaques conductores carregades. Camp elèctric en les proximitats d'un conductor. Energia potencial elèctrica: potencial elèctric, unitats. Superfícies i línies equipotencials. Potencial d'una càrrega puntual. Potencial de sistemes de càrregues. Càlcul del cmp elèctric a partir del potencial. Gradient de potencial. Repartiment de càrregues entre conductors.

TEMA 2- Condensadors i dielèctrics

Capacitat d'un conductor. Condensador. Capacitat d'un condensador:unitats. Condensador pla. Condensador cilíndric. Condensador esfèric. Associació de condensadors: Sèrie i paral.lel.
. Energia d'un condensador carregat. Dielèctrics: tipus. Polarització d'un dielèctric. Constant dielèctrica. Dimensions i unitats. Capacitat, camp i energia en un condensador amb dielèctric.

TEMA 3- Electrocinètica i circuits elèctrics

Corrent elèctric. Intensitat de corrent. Unitats. Física de la conducció. Conducció en metalls i semiconductors. Venctor densitat de corrent. Conductivitat elèctrica i Llei d'Ohm. Resistència elèctrica: unitats. Resistivitat: unitats. Variació de la resistivitat amb la temperatura: coeficient tèrmic. Intercanvi d'energia en la circulació de corrent. Llei de Joule. Generador elèctric. Força electromotriu: unitats. Circuit elèctric: teorema de la trajectòria. Associació de resistències: sèrie i paral.lel. Resistència equivalent. Divisor de corrent. Circuits multimalla: Lleis de Kirchhoff. Mètode dels corrents de malla. Pont de Wheatstone. Potenciòmetre. Teorema de Thevenin i Norton: Aplicacions. Càrrega i descàrrega d'un condensador. Constant de temps d'un circuit


TEMA 4- Magnetisme

Fenòmens qualitatius en una barra imanada. Inducció magnètica: unitats. Línies de camp. Acció d'un camp magnètic sobre una càrrega en moviment. Acció d'un camp magnètic sobre un corrent rectilini. Acció d'un camp magnètic sobre un corrent qualsevol. Moviment d'una càrrega puntual en un camp magnètic. Acció d'un camp magnètic sobre una espira corrent. Moment magnètic d'una espira. Efecte Hsll. F.e.m. de Hall. Experiment de J.J. Thomson. Aplicacions dels moviment de partícules en un camp magnètic: selector de velocitats. Espectrògraf de masses. Ciclotró. Flux magnètic: unitats. Camp magnètic creat per un element corrent. Llei de Biot-Savart. Camp magnètic creat per un corrent rectilini. Força entre conductors paral.lels. Definició de l'Ampère i del Coulomb. Camp creat per una espira circular. Camp magnètic en un solenoide recte. Flux magnètic a través d'una superfície tancada. 2ª Equació de Maxwell. teorema d'Ampère: Aplicacions. Camp magnètic en una bobina toroidal. Generalització del teorema d'AMpère. Corrent de desplaçament de Maxwell. 3ª Equació de Maxwell

TEMA 5- Forces electromotrius induïdes

Experiments de Faraday. Llei de la inducció de Faraday. Forces electromotrius produïdes pel moviment. Llei de Lenz. Forces electromotrius i camps elèctrics. Camps magnètics variables amb el temps. 4ª Llei de Maxwell. Generador de corrent altern. Corrent de Foucault: aplicacions. F.e.m. autoinduïdes. Coeficient d'autoinducció: unitats. Inducció mútua. Energia d'un camp magnètic. Densitat d'energia. Oscil.lacions electromagnètiques. Circuit L-C. Analogia entre circuits elèctrics i sistemes mecànics

TEMA 6- Corrent altern

Valors d'un senyal altern: valor instantani, valor mig, valor eficaç. Circuit resistiu: intensitat eficaç i potència mitja. Circuit inductiu: reactància inductiva. Desfasament. Potència reactiva. Circuit capacitatiu: reactància capacitativa Reporesentació de valors alterns: Diagrames de Fresnel. Representació complexa. Circuit amb resistència i autoinducció: Diagrames vectorials de tensions. Impedància. Potència, activa, reactiva i aparent. Factor de potència. Circuit amb resistència i capacitat: Diagrames vectorials. Circuit RLC en sèrie: Intensitat, impedància i potències. Millora del factor de potència. Ressonància sèrie. Circuit RLC paral.lel: Intensitat activa i reactiva. Potències. Ressonància en paral.lel. Aplicacions dels nombres complexes a la resolució de circuits de corrent altern. Transformador ideal. Relació de transformació. Transformador elevador i reductor. Autotransformador. Transformador en càrrega. Adaptació d'impedàncies.

TEMA7 - Termometria, calorimetria i termodinàmica

Temperatura, calor, calors de canvi de fase, calor específic. Dilatació Tèrmica. Transferència de calor: conducció, convecció i radiació.
Gas ideal. Equació de l'estat. Treball. Experiència de Joule. energia interna. Primer principi de la termodinàmica. Transformacións isòcores, isòbares i isotermes. Cicles termodinàmics. Cicle de Carnot. Màquines i motors tèrmics. Frigorífic. Segon principi de la termodinàmica. Entropia



Activitats:

Classes de teoria i problemes

Pràctiques de laboratori:

1.- Introducció a la regressió lineal
2.- Càrrega i descàrrega d'un condensador
3.- Corrent contínu
4.- Efecte Hall i mesura de camps magnètics
5.- Corrent altern
6.- Gas ideal
7.- Transferència de calor
8.- Cicles termodinàmics



Avaluació:

1ª convocatòria: 2 exàmens de problemes (4+4 punts) i un de pràctiques (2 punts). Cal aprovar tots i cadascun dels tres exàmens per separat, no només la suma.
2ª convocatòria: examen de l'examen o exàmens suspesos. Cal aprovar tots i cadascun dels tres exàmens per separat no només la suma.


Bibliografia:

Bibliografia bàsica a utilitzar durant el curs.

· GETTYS, KELLER, SKOVE. Física clásica y moderna. Ed. Mac Graw-Hill / Interamericana 1991.

· TIPPLER. Física. vol. II. Ed. Reverter 1992



Altra bibliografia utilitzada
· BERNELEY. Física: Electricidad y magnetismo. Ed. Reverté.
· MILLMAN. Electrónica internada. Ed. Interamericana


Última modificació: 9/01/01
Pàgina principal: eps.udg.es