Sinopsis

Este libro está concebido para ser una herramienta de apoyo a la asignatura Física II Fundamentos de Electricidad y Magnetismo, que se imparte en el primer curso del grado en Ingeniería Industrial. Por extensión, los autores consideramos que el texto es válido para el estudio de esta asignatura transversal a los grados en Física, Química, o cualquier otra ingeniería en el contexto de estudios universitarios de ámbito nacional.

Tras años de experiencia docente hemos percibido que los alumnos no disponen del tiempo necesario para el estudio de esta asignatura, debido a un incremento en el volumen de tareas y prácticas del actual sistema de estudios universitario. Por otro lado, la dedicación e implicación de los estudiantes disminuye con el tiempo, ya que el alumno actual tiene otras motivaciones más allá de las puramente académicas.

Por ello, creemos que herramientas de aprendizaje como este libro de problemas resueltos, son necesarias para que el alumno optimice su tiempo de estudio y obtenga el nivel mínimo de conocimiento exigible en esta asignatura troncal.

A pesar de ser un libro de problemas resueltos, el estilo del mismo puede resultar bastante teórico. Esto es debido al convencimiento de los autores de que la esencia de la asignatura se encuentra en los contenidos teóricos, considerando los problemas una herramienta eficiente para la comprensión y aprendizaje de la teoría. Sin embargo, por las razones antes citadas, el alumno actual no es capaz de alcanzar una comprensión suficiente de los contenidos teóricos para la resolución de los problemas físicos que aparecen en la asignatura en completa autonomía.

Por ello, pensamos que, el buen uso de esta guía puede ayudar a entender los contenidos teóricos de esta materia, a la vez que a resolver sus problemas asociados. Como consecuencia, la mayoría de los problemas de este texto son teóricos, aunque para algunos de ellos al final se propone una sustitución numérica; también existen problemas cuyo cometido es abordar algunas de las demostraciones de interés relativas a la teoría de la asignatura. Por todo ello, los autores pensamos que este libro se puede considerar como un texto de teoría encubierto bajo una lista de problemas. Esta es, tal vez, la característica principal que diferencia este libro de otros textos de problemas resueltos que hemos consultado durante estos años.

Se ha buscado la resolución de los problemas con el mayor rigor matemático posible, dentro del nivel del lector al que va dirigido, esto es, primer curso de Ingeniería. Los problemas se resuelven con detalle, explicando en la medida de lo posible todas las ecuaciones y aportando la mayor cantidad de información físicomatemática relativa al contenido de los mismos. En los desarrollos, el paso de una ecuación a otra es directo, aunque en ocasiones puede no ser evidente.Sugerimos al estudiante que, antes de utilizar este libro de problemas estudie y entienda la teoría de la asignatura de Electricidad y Magnetismo a la que va dirigido, para intentar resolver los problemas de forma autónoma, es decir, sin atender a la solución propuesta. En caso de no alcanzar la solución, o no saber seguir, se puede consultar la resolución propuesta por los autores. Tener en cuenta que, para un mismo problema es posible alcanzar una solución final acertada a través de diferentes procedimientos.

Se ha elegido un sistema de clasificación de los problemas por su nivel de dificultad, siguiendo el criterio subjetivo de los autores y colaboradores que hemos elaborado el libro. En este sentido, se ha marcado con un asterisco (*) los problemas que tienen alguna dificultad; tienen dos asteriscos (**) los problemas que consideramos difíciles, para el nivel del lector al que van dirigidos; y excepcionalmente, se ha marcado con tres asteriscos (***) aquellos problemas que a nuestro juicio son los más difíciles del texto. Los problemas que no están marcados deberían ser asequibles para cualquier alumno que haya estudiado la teoría de esta asignatura.

Queremos expresar nuestro agradecimiento al equipo docente del departamento de Física de la escuela de Ingenieros Industriales de la Universidad Pontificia de Comillas (I.C.A.I.) con el que hemos compartido el curso académico 2018/19, nutriéndonos de su conocimiento y buen hacer, en una experiencia muy enriquecedora. Algún problema de este texto es fruto de esta colaboración.

Expresar también nuestro agradecimiento a nuestro compañero y amigo el Dr. Constantino Malagón, con quien hemos compartido la docencia de esta asignatura en la Universidad Antonio de Nebrija en los últimos ocho años, aprendiendo el uno del otro, en este campo de la Física que tanto nos apasiona. Porextensión, agradecer también la labor del resto de compañeros que se han incorporado más recientemente al departamento de Física de la Universidad Antonio de Nebrija, con los que este trabajo se hace tan ameno.

Finalizar esta introducción honrando la memoria del profesor y Catedrático Juan Ignacio Mengual, y la profesora María de la Paz Godino, ya fallecidos, de quien recibimos esta asignatura en el curso 1999/2000 cuando éramos estudiantes del primer curso de Físicaen la Universidad Complutense de Madrid. Expresar nuestra admiración y respeto hacia ellos, así como agradecer sus enseñanzas y ejemplo que hoy nos hacen ser mejores. Parte de su legado quedará en nuestros alumnos.

En El Casar, a 12 de Julio del 2020

Índice

CAPÍTULO I. Pg. - 1 -
Introducción a electrostática.
Distribución discreta de cargas.
Problemas 1 - 8.
CAPÍTULO II. Pg. - 31 -
Distribución continua de carga.
Ley de Gauss.
Problemas 9 - 29.
CAPÍTULO III. Pg. - 121 -
Trabajo, energía y potencial eléctrico.
Problemas 30 - 46.
CAPÍTULO IV. Pg. - 187 -
Condensadores y medios dieléctricos.
Problemas 47 - 54.
CAPÍTULO V. Pg. - 223 -
Corriente eléctrica.
Fundamentos de circuitos eléctricos.
Problemas 55 - 61.
CAPÍTULO VI. Pg. - 247 -
Fuerza magnética.
Ley de Lorentz.
Problemas 62 - 72.
CAPÍTULO VII. Pg. - 293 -
Campo magnético
Problemas 73 - 85.
CAPÍTULO VIII. Pg. - 347 -
Inducción magnética.
Ley de Faraday-Lenz.
Problemas 86 - 94.
CAPÍTULO IX. Pg. - 379 -
Introducción al electromagnetismo.
Problemas 95 - 100.