Universidad Pública de Navarra - Nafarroako Univertsitate Publikoa

Módulo/Materia

Módulo Científico-Tecnológico Transversal

Materia M31.- Amplicación de Matemáticas y Física

Subir

Descripción/Contenidos

• Magnetismo en la materia. Ciclo de histéresis y saturación magnética.
• Imanes permanentes.
• Circuito magnético: fuerza magnetomotriz (Fuerza de tensión magnética.)
• Ondas electromagnéticas.
• Líneas de transmisión. Propagación de ondas en modo TEM.

Subir

Competencias genéricas

Competencias Globales

• CG1: Capacidad para la redacción, firma y desarrollo de proyectos en el ámbito de la ingeniería industrial, que tengan por objeto la construcción, reforma, reparación, conservación, demolición, fabricación, instalación, montaje o explotación de: estructuras, equipos mecánicos, instalaciones energéticas, instalaciones eléctricas yelectrónicas, instalaciones y plantas industriales y procesos de fabricación yautomatización.
• CG2: Capacidad para la dirección de las actividades objeto de los proyectos deingeniería descritos en el epígrafe anterior.
• CG3: Conocimiento en materias básicas y tecnológicas, que les capacite para elaprendizaje de nuevos métodos y teorías, y les dote de versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones.
• CG4: Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, razonamiento crítico y de comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas en el campo de la Ingeniería Industrial.

Subir

Competencias específicas

• CFB1: Poseer capacidad para la resolución de los problemas matemáticos que puedan plantearse en la ingeniería. Aptitud para aplicar los conocimientos sobre: álgebra lineal; geometría; geometría diferencial; cálculo diferencial e integral; ecuaciones diferenciales y en derivadas parciales; métodos numéricos; algorítmica numérica; estadística y optimización.
• CFB2: Comprender y dominar los conceptos básicos sobre las leyes generales de mecánica, termodinámica, campos y ondas y electromagnetismo y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería.
• CFB3: Poseer conocimientos básicos sobre el uso y programación de los ordenadores, sistemas operativos, bases de datos y programas informáticos con aplicación en ingeniería.

Subir

Resultados aprendizaje

• R1. Comprender los fenómenos asociados al magnetismo en y de la materia.
• R2. Calcular la fuerza magnetomotriz, (fuerza de tensión magnética.
• R3. Conocer y calcular sistemas con imanes permanentes.
• R4. Conocer los fundamentos de los campos radiados.
• R5. Conocer los principios de la propagación de ondas en modo TEM en líneas de transmisión.

Los anteriores resultados de aprendizaje se comentan de forma más detallada a continuación.

- Conocer y dominar el origen del momento magnético y de la imanación de los diferentes materiales magnéticos: propiedades fundamentales y características técnicas más importantes de ellas derivadas: corrientes de imanación, polos de imanación.

- Conocer y calcular el campo magnético producido por diferentes materiales: mediante corrientes de imanación y mediante polos de imanación

- Conocer la estructura de dominios magnéticos, de las paredes magnéticas entre dominios y de los procesos de imanación estableciendo la relación con los parámetros magnéticos técnicos más importantes y con el ciclo de histéresis.

- Saber calcular la energía térmica disipada por unidad de volumen por un material mgnético por cada ciclo de histéresis

- Saber calcular los procesos de imanación por rotaciones de la imanación, para anisotropía uniáxica, y por desplazamiento de paredes

- Saber calcular el circuito magnético en el caso de activación magnética por corrientes eléctricas y componentes magnéticos lineales: campo magnético en el entre-hierro. Saber calcular la reluctancia de un circuito magnético, de un tramo, y de diferentes asociaciones de varios tramos

- Saber calcular el circuito magnético en el caso de activación magnética por imanes: campo magnético en el entre-hierro

- Saber calcular la energía magnética almacenada en el entrehierro y su relación con los parámetros característicos del material

- Conocer los parámetros intrínsecos y el ciclo de histéresis intrínseco del material magnético de un imán

- Saber calcular los parámetros característicos de un imán, su línea de carga, su punto de trabajo y su producto BH máximo.

- Conocer y dominar los fundamentos del campo electromagnético, C-EM: origen y propiedades; generación y propagación de ondas EM planas monocromáticas en medios aisladores, propiedades y parámetros característicos; generación y propagación de ondas EM planas monocromáticas en medios conductores, propiedades y parámetros característicos.

- Conocer y dominar los fundamentos de la propagación del C-EM en diferentes medios materiales; reflexión y refracción de la onda electromagnética. Guías de ondas: modos de propagación. Propagación en modo TEM.

EXPERIMENTALMENTE:

- Saber el fundamento de la medida y medir el ciclo de histéresis de varios materiales magnéticos al menos por uno de los procedimientos: i) por inducción a muy baja frecuencia, cuasi-estático, FC-E; ii) por inducción a FC-E con influencia de la forma; iii) por inducción a frecuencia media por medio de ac; iv) por inducción a frecuencia media por medio de ac e influencia de la tensión mecánica aplicada.

- Saber el fundamento de la medida y medir el campo magnético en el entrehierro y la energía magnética en él almacenada, de un circuito magnético al menos en uno de los casos: i) magnéticamente activado por corrientes eléctricas y distintas longitudes del entrehierro; ii) magnéticamente activado por un imán y distintas longitudes del entrehierro y distintos volúmenes del imán.

En casos especiales y alumnos con mayor experiencia:

- Saber el fundamento de la medida y medir el ciclo de histéresis de varios materiales magnéticos en forma de película delgada por medio de la interacción de onda electromagnética con material magnético, efecto magnetoóptico Kerr transversal.

- Determinar las características de un imán conociendo el fundamento de la medida y midiendo el campo magnético que produce en puntos del exterior del imán, en su interior y determinando sus corrientes de imanación.

Subir

Metodología

Subir

Evaluación

Subir

Temario

Tema 1. Magnetismo en la materia. Ciclo de histéresis y saturación magnética.

Origen del momento magnético y de la imanación de los materiales: la interacción de canje, ferromagnetismo, imanación espontánea. Anisotropía magnética. Los dominios magnéticos, paredes entre dominios. Procesos de imanación: rotación de la imanación, movimiento de paredes magnéticas, el ciclo de histéresis y sus parámetros, saturación de la imanación, M_s(T).  

Tema 2. Imanes permanentes.

Parámetros característicos de un imán: campo coercitivo, imanación remanente, el producto B_rH_c. Materiales magnéticamente duros: alta anisotropía magnética, bloqueo de paredes magnéticas. Materiales para imanes: alta imanación, alta anisotropía, alta temperatura de Curie. El efecto de la forma de un imán: energía magnetostática.

Tema 3. Fuerza magnetomotriz (fuerza de tensión magnética)

El circuito magnético: fuerza magnetomotriz, reluctancia. Circuitos magnéticos acoplados: en serie y en paralelo. Circuitos magnéticos sólo con imanes: campo desimanador, campo magnético en el entrehierro, energía magnética en el entrehierro, el producto (BH)_max.

Tema 4. Ondas electromagnéticas.

Ecuaciones de Maxwell: deducción de la onda electromagnética. Ondas en medios aisladores y ondas en medios conductores Propiedades de los vectores campo eléctrico y campo magnético de la onda electromagnética. Radiación de la onda electromagnética del dipolo oscilante: potencia radiada, resistencia a la radiación.

Tema 5. Transmisión de ondas electromagnéticas en medios materiales: líneas de transmisión, propagación de ondas en modo TEM.

Transmisión de ondas en medios aisladores y en medios conductores. Reflexión y refracción de la onda electromagnética. Guías de ondas: modos de propagación. Propagación en modo TEM.

LABORATORIO

1. Ciclo de histéresis de un material magnéticamente blando.
2. Ciclo de histéresis de un material magnéticamente duro.
3. Ciclo de histéresis: influencia de la forma del material.
4. Ciclo de un material magnetoelástico: influencia de la tensión.
5. Determinación de la variación Ms(T): imanación-temperatura.
6. Caracterización de un imán.
7. Circuito magnético: campo en el entrehierro.
8. Interacción onda electromagnética-material magnético: efecto Kerr.
9. Guía de onda.

Subir

Programa de prácticas experimentales

LABORATORIO

1. Ciclo de histéresis de un material magnéticamente blando.
2. Ciclo de histéresis de un material magnéticamente duro.
3. Ciclo de histéresis: influencia de la forma del material.
4. Ciclo de un material magnetoelástico: influencia de la tensión.
5. Determinación de la variación Ms(T): imanación-temperatura.
6. Caracterización de un imán.
7. Circuito magnético: campo en el entrehierro.
8. Interacción onda electromagnética-material magnético: efecto Kerr.
9. Guía de onda.

Subir

Bibliografía

Acceda a la bibliografía que el profesorado de la asignatura ha solicitado a la Biblioteca.

1. Introduction to magnetic materials. B.D. Cullity. Addison-Wesley Publishing Company, Inc. (Reading, MA 1972) ISBN: 0-201-01218-9

2. Introduction to Magnetism and Magnetic Materials. David Jiles. Chapman and Hall (London, UK 1998) ISBN: 0 412 79850 6

3. Modern Magnetic Materials. Robert C. O´Handley. John Wiley & Sons, Inc. (New York NY 2000) ISBN: 0-471-15566-7

4. Física de los Materiales Magnéticos. Antonio Hernando y Juan M. Rojo. Editorial Síntesis (Madrid, España 2001) IBSN: 84-77-38-857-1

5. Magnetism : Materials and Applications. Ed. by Étienne du Trémolet de Lacheisserie, Damien Gignoux, Michel Schlenker. KluwerAcademic Publishers, Springer Science+Business Media, Inc. (New York NY 2005) ISBN: 0-387-23000-9

6. Magnetism and Magnetic Materials. J.M.D. Coey. Cambridge University Press,  (Cambridge, UK 2010) ISBN: 978-0-521-81614-4

7. Los Materiales Magnéticos en la Industria Eléctrica. P.R. Bardell. Urmo (Bilbao 1970)

1. Campos y Ondas Electromagnéticos P.Lorrain y D.R.Corson. Ed. Selecc. Científicas (Madrid 1986)
2. Campos Electromagnéticos R.K.Wangsness. Ed. Limusa (Méjico D.F. 1989)
3. Electricity and Magnetism Bleaney and Bleaney. 3ª Edición. Oxford University Press. (Oxford 1991)
4. Electromagnétisme 1, 2, 3 y 4  M.Bertin, J.P.Faroux et J.Renault. Ed. Dunod Université (Paris 1986)

Subir

Idiomas

ESPAÑOL

Subir

Lugar de impartición

Campus Arrosadía

Subir