Apuntes Física

Apuntes de apoyo a la asignatura

FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA INFORMÁTICA
E.T.S. de Ingeniería Informática UNIVERSIDAD DE SEVILLA

Francisco L. Mesa Ledesma

Prefacio
La presente colección de notas sobre Electromagnetismo, Circuitos y Ondas pretende ser una ayuda al estudiante en la asignatura cuatrimestral Fundamentos Físicos de la Informática de la E.T.S. de Ingeniería Informática de laUniversidad de Sevilla. Aunque estas notas han sido inspiradas por diversas fuentes (permítaseme destacar y agradecer la importante contribución de los profesores de la ETS de Ingeniería Informática del Departamento de Física Aplicada 1 de la Universidad de Sevilla), cualquier defecto o error sólo es atribuible al autor de estos apuntes. Es importante resaltar que estas notas no pueden ni debensustituir a otros textos más elaborados sobre la materia. El propósito principal de la materia aquí presentada es dotar al alumno de algunos de los fundamentos físicos elementales en los que se basa el funcionamiento de los dispositivos y sistemas usados en Informática. Gran parte de la tecnología actual de los computadores se basa en la Electrónica y puesto que la Electrónica consiste básicamenteen el control del flujo de los electrones en materiales conductores y semiconductores, es evidente la necesidad de estudiar en primer lugar el comportamiento general de las cargas y corrientes eléctricas. Este estudio se llevará a cabo mediante una serie de temas dedicados al Electromagnetismo básico y a la Teoría de Circuitos de corriente continua y alterna. Por otra parte, dada la relevancia delas ondas electromagnéticas en las comunicaciones actuales, y en particular la transmisión de datos en las redes de ordenadores, la última parte de la asignatura se dedicará a un estudio general de las ondas para acabar con una descripción y análisis elemental de las ondas electromagnéticas. Francisco L. Mesa Ledesma Sevilla, diciembre de 2007

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Apuntes de FFI

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Índicegeneral
1. Electrostática 1.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 2 3 4 4 4 5 7 11 11 15 15 17 17 17 19 20 23 23 24 26 29 29 30 33

1.2. Ley de Coulomb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3. Campo eléctrico de cargas puntuales . . . . . . . . . . . . .

1.4. Principio de superposición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5. Campoeléctrico de una distribución de carga . . . . . . . .

1.5.1. Campo eléctrico de una distribución discreta de carga 1.5.2. Campo eléctrico de una distribución continua de carga 1.6. Flujo. Ley de Gauss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.7. Trabajo, energía y potencial electrostático . . . . . . . . . . . 1.7.1. Potencial eléctrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.8.Conductores en equilibrio en el campo electrostático . . . .

1.8.1. Campo de un conductor cargado en equilibrio electrostático . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.8.2. Conductor neutro en un campo eléctrico externo . . . 1.9. Condensadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.9.1. Capacidad de un conductor . . . . . . . . . . . . . . . . 1.9.2. Influencia entreconductores . . . . . . . . . . . . . . . 1.10. ampo eléctrico en la materia . . . . . . . . . . . . . . . . . . C 1.11. nergía Electrostática . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E 1.11.1. rabajo para trasladar una carga puntual T . . . . . . .

1.11.2. nergía almacenada en un condensador de placas paE ralelas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.12. roblemas propuestos .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . P 2. Circuitos de Corriente Continua 2.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2. Intensidad y densidad de corriente (vector J ) . . . . . . . . . 2.3. Conductividad, Ley de Ohm . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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ÍNDICE GENERAL
2.3.1. Conductividad eléctrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.2....