DISEÑO CURRICULAR LABORATORIO DE FÍSICA II

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1 DISEÑO CURRICULAR LABORATORIO FÍSICA II FACULTAD (ES) CARRERA (S) Ingeniería Computación y Sistemas. CÓDIGO HORAS TEÓRICAS HORAS PRÁCTICAS UNIDAS CRÉDITO SEMESTRE PRE-REQUISITO IV LABORATORIO FÍSICA I ELABORADO POR: REVISADO POR: FECHA:

2 INTRODUCCIÓN La Física es una ciencia teórica práctica cuyo objetivo es encontrar una explicación y solución a los fenómenos de la naturaleza, de allí la necesidad que tiene el estudiante de experimentar y poner en práctica los conocimientos teóricos recibidos en la Cátedra de Física II. El Laboratorio de Física II continuará dotando al estudiante de las herramientas necesarias que le permitan, en general, introducirse en el campo de la investigación y experimentación, y, en forma específica, comprender el origen y comportamiento de algunos fenómenos físicos que complementan su formación académica y profesional. El programa de la Cátedra de Laboratorio de Física II está diseñado para los estudiantes de las carreras de Ingeniería de Sistemas y de Computación con la finalidad de ofrecerles una comprensión integral del desarrollo conceptual y operacional de los fenómenos físicos estudiados en la Cátedra de Física II y sus aplicaciones en el campo profesional. Se ubica en el componente de formación profesional básico, ya que, contribuye al logro de los objetivos previstos en esa área: Estimular el desarrollo del pensamiento lógico, proporcionar conocimientos básicos y fomentar y desarrollar el hábito de investigar, que se requerirán en las unidades curriculares del área de formación de las menciones aprobadas para esta universidad. El contenido curricular se ha dividido en doce ( 12 ) prácticas que permiten fortalezcan los conocimientos adquiridos previamente en la Cátedra de Física II para poder acceder a las carreras que en esta universidad ofrece y asimilar el resto de los conocimientos necesarios en su formación académica, todo ello en armonía con la visión de un profesional con una formación académica de Calidad, para que esta Universidad, en un futuro, ejerza el líderazgo en cuanto al egresado universitario requerido en el país. OBJETIVO (S) GENERAL (ES) Al finalizar el curso el estudiante estará en capacidad de comprobar experimentalmente los conocimientos teóricos adquiridos sobre los fenómenos eléctricos y magnéticos a partir de la interpretación y análisis de los resultados obtenidos en las diferentes practicas durante las cuales aprenderá el uso y manejo de equipos e instrumentos de laboratorio así como de los circuitos fundamentales para la demostración práctica de los temas tratados.

3 UNIDAD I: Instrumentos de Medición y Circuitos Elementales / Introducción al Osciloscopio de Rayos Catódicos Obtención de la Geometría de un Campo Eléctrico OBJETIVO: Enseñar el uso de los instrumentos más utilizados en el Laboratorio. Familiarizar al estudiante con el Osciloscopio y sus Aplicaciones. Obtención de la geometría de un campo eléctrico Determinación de la Variación del campo eléctrico y del potencial con relación a las coordenadas. OBJETIVOS ESPECÍFICOS CONTENIDO RECURSOS REQUERIDOS Explicar la forma de conectar los distintos instrumentos y accesorios en los circuitos elementales. Medir Voltajes AC y DC Medir Frecuencias. Medir desfases. Determinar las coordina-das de diferentes puntos con un potencial determinado Analizar la geometría de un campo eléctrico a partir de superficies e equipotenciales producidas por un modelo electrostático dado Obtener las ecuaciones que relacionan el campo eléctrico y el potencial eléctrico con las coordenadas. Describir y enseñar a usar los diferentes tipos de Instrumentos y accesorios más frecuentemente utilizados en el laboratorio: Fuente de Alimentación Multímetros - Resistencias fijas Resistencias Variables: Décadas de Resistencias Potenciómetro - Reóstato Procedimiento Experimental para la medición de corriente, voltaje y resistencia en los circuitos elementales serie y paralelo. Frecuencia - Amplitud - Fase - Valor Eficaz Descripción y uso del: Osciloscopio Generador de Señales - Circuito desfasador - Procedimiento Experimental Campo Eléctrico - Línea de Fuerza Carga Potencial Eléctrico - Diferencia de Potencial Superficies Equipotenciales Descripción de la Cuba electrolítica Procedimiento experimental Deducir las ecuaciones de V y E como funciones de la distancia radial r. APRENDIZAJE Facilitador Descripción y uso de los diferentes equipos e instrumentos Exposición del procedimiento experimental a utilizar Exposición de Contenidos. Descripción equipos Explicación de los circuitos Resolución de ejercicios que reafirmen los conocimientos Participantes Realización de los diferentes experimentos prácticos señalados por el facilitador. Realizarán el procedimiento experimental señalado por el Facilitador para la realización de la práctica, así como las actividades seña ladas por el mismo o por la guía de la practica Pizarra acrílica - Marcadores Cables para Conexiones Multímetros - Voltímetros Potenciómetros - Resistencias fijas Décadas de Resistencias Fuentes de Alimentación Elementales donde se describa la práctica a realizar Osciloscopio. Generador de Señales. Oscilador de Audio. Fuente de Alimentación. Circuito RC para Producir desfasaje. Cuba Electrolítica Sondas - Potenciómetros Guía sobre Instrumentos de Medición y Circuitos Guía sobre Manejo de Osciloscopio de Rayos Catódicos Guía sobre Campo Eléctrico Materiales para Graficar Papel Milimetrado, Log-Log y semilogarítmico. Juego Geométrico Lápiz - Borrador Evaluación continua en Clases Asignaciones Prueba escrita Evaluación del Informe o Reporte PESO % 20%

4 UNIDAD II: Capcitadores / Circuitos de Corriente Continua / Coeficiente de Temperatura de la Resistencia de un Metal OBJETIVO: Medir Capacitancia en capacitores en serie y paralelo. Calcular la Capacitancia en un Capacitor de placas paralelas por medio de sus dimensiones. Analizar Circuitos resistivos en serie, paralelo y serie-paralelo. Comprobar la Ley de Ohm Comprobar las Leyes de Kirchhoff OBJETIVOS ESPECIFICOS Determinar la capacitancia de cada uno de los capacitares dados Describir las conexiones en serie, paralelo y serie-paralelo de capacitores y determinar la Capacitancia en cada caso Determinar la capacitancia de un capacitor de placas paralelas. Describir las conexiones en serie, paralelo y serie-paralelo de resistores y determinar la resistencia, voltaje e intensidad dad de corriente en cada caso Comprobar experimental mente la ley de Ohm y las leyes de Kirchoff. Determinar la variación del valor de una resistencia en función de la variación de la temperatura Determinar el coeficiente térmico de la resistencia de un metal. CONTENIDO Capacitor Capacitores En serie. Capacitores en Paralelo Capacitores de Placas Paralelas. Procedimiento Experimental Ley de Ohm - Conexión de Resistencia en serie - Conexión de Resistencias en Paralelo - Conexión de resistencias en Serie Paralelo - Leyes de Kirchhoff Procedimiento Experimental Resistividad - Coeficiente medio de temperatura de una resistencia Puente de Wheatstone - Galvanómetro Calorímetro - Procedimiento experimental APRENDIZAJE Facilitador Exposición de Contenidos. Descripción del equipo y procedimiento experimental Resolución de ejercicios que reafirmen los conocimientos Participantes Realizarán el procedimiento experimental señalado por el Facilitador para la realización de la práctica, así como las actividades seña ladas por el mismo o por la guía de la práctica RECURSOS REQUERIDOS Pizarra acrílica - Marcadores Osciloscopio Puente de Impedancia Oscilador de Audio Condensadores de Cerámica Caja de Capacitores Resistencia fija Condensador de Caras paralelas Cables de conexión Guía sobre Capacitores. Fuentes de Alimentación Resistencias de bajo valor ohmico Multímetros Guía de Circuitos de Corriente Continua Calorímetro Puente de Wheatstone modificado Fuente de Alimentación Termómetro Galvanómetro Cocinilla Eléctrica Cables de conexión Guía sobre Coeficiente de temperatura de resistencias EVALUACION Evaluación continua en Clases Asignaciones Prueba escrita Evaluación del Informe PESO % 20%

5 UNIDAD III: Fuerzas Sobre una Carga en Movimiento / Campo Magnético de una Corriente Soleinoidal Circular Campo Magnético en el eje de una bobina OBJETIVO: Observar la desviación del rayo de electrones en campo eléctricos de tensión continúa y alterna. Observar la desviación del rayo de electrones bajo la influencia de un campo magnético no homogéneo. Analizar el comportamiento de una carga eléctrica en movimiento, bajo la influencia de un cpo. magnético Estudiar el campo magnético producido por una corriente solenoidal y circular Estudio de la fuerza electromotriz inducida por un campo magnético, que varía con el tiempo, producido por una bobina. Medidas de intensidad de campo magnético en el eje de una bobina. CONTENIDO OBJETIVOS ESPECIFICOS Estudiar el comportamiento de un rayo de electrones bajo la influencia de un campo eléctrico de tensión continua y alterna. Estudiar el comportamiento de un rayo de electrones bajo la influencia de un campo magnético no homogéneo y homogéneo. Determinar la relación carga/ masa del electrón a partir de la aplicación de un campo magnético homogéneo perpendicular al hoyo electrónico. Demostrar que la intensidad del campo magnético es función de la intensidad de corriente y del Nº de espiras Utilizando bobinas cilíndricas demostrar que la intensidad de campo magnético es independiente de la longitud de las bobinas. Demostrar que el campo magnético en el punto medio de conductores circulares atravesados por corriente, es Función de la intensidad de corriente, del número de espiras y del diámetro. Deducir la expresión para la intensidad de campo e inducción magnética producidos por corrientes solenoidales y circulares. Medir la f.e.m. inducida en una bobina situada en un campo magnético variable con el tiempo. Determinar la inducción magnética B en el eje de una bobina a partir de la f.e.m enlucida en ella y compararla con los valores teóricos. Campo Eléctrico - Relaciones energéticas en un campo eléctrico - Fuerza magnética sobre una carga eléctrica - Relación carga / masa - Tubo de rayo Electrónico filiforme - Bobina Helmholtz - Tubo de desviación - Procedimiento experimental Fundamento Teórico sobre: Campo magnético de una corriente circular Campo magnético de una corriente solenoidal Momento magnético de un imán. Procedimiento Experimental Campo magnético de una corriente circular Ley de inducción de Fara- day Procedimiento experimental APRENDIZAJE Facilitador Exposición de Contenidos. Descripción de equipos y procedimientos Resolución de ejercicios que reafirmen los conocimientos Participantes Realizarán el procedimiento experimental señalado por el Facilitador para la realización de la práctica, así como las actividades señaladas por el mismo o por la guía de la practica RECURSOS REQUERIDOS Pizarra acrílica - Marcadores Tubo de rayos filiforme Fuente de Alimentación Reóstato Multímetros digitales- Imán Interruptor monopolar Fuentes de Alta Tensión Tubo de desviación con placas paralelas Cables de conexión Guía sobre fuerzas sobre un campo magnético Bobinas - cilíndricas Balanza de torsión Dispositivo de iluminación Amperímetro - Interruptor Guía sobre campo magnético de una corriente solenoidal circular ACTIVIDAS / EVALUACION Evaluación continua en Clases Asignaciones Prueba escrita Evaluación del Informe o reporte PESO % 30%

6 UNIDAD IV: Carga y Descarga de un Capacitor Elementos de Circuitos AC OBJETIVO: Analizar los procesos de carga y descarga de un capacitor a través de una resistencia. Medir la capacidad de un capacitor por el método de la constante de tiempo. OBJETIVOS ESPECIFICOS Aplicar la Transformada de Laplace en la solución de Ecuaciones Diferenciales Describir los circuitos RC, RL y RLC en serie determinar los valores de voltaje e intensidad de corriente en cada elemento, así como la diferencia de fase entre V e I en cada uno. Determinar la impedancia de un circuito RLC Medir la respuesta de frecuencia del circuito RLC Medir el efecto del factor de calidad (q) del circuito sobe la respuesta de frecuencia y sobre el "ancho de banda Estudiar las características eléctricas de un circuito AC, formado por un resistor, un inductor y un capacitor en serie CONTENIDO RECURSOS REQUERIDOS APRENDIZAJE Definición de la transformada de Laplace. Función Condiciones de Existencia. Transformadas de unciones elementales. Propiedades. Función escalón e infuso. Transformadas inversas Definición de Transformada inversa a partir de la transformada directa. Fracciones parciales. Convulsión. Circuitos RLC. - Procedimiento experimental Fundamentos teorices sobre: Circuito RLC en serie - Resonancia de sistema - Frecuencia resonante - Factor de calidad - Frecuencia de Corte - Ancho de banda - Procedimiento experimental Facilitador Exposición de Contenidos. Resolución de ejercicios que reafirmen los conocimientos Descripción de equipos y procedimientos Participantes Realizarán los ejercicios propuestos por el Facilitador para Asimilar los conocimientos Realizarán el procedimiento experimental señalado por el Facilitador para la realización de la práctica, así como las actividades señaladas por el mismo o por la guía de la práctica Pizarra acrílica y marcadores Caja de impedancia Osciloscopio de doble trazo Voltímetro digital Fuente de Alimentación Cables para conexiones Oscilador de audio Contador de frecuencia Capacitor - Bobina Resistencias Guía sobre Frecuencia Resonante EVALUACION Evaluación continua en Clases Trabajos en Grupos Prueba escrita Asignaciones PESO % Evaluación del Informe o reporte. 30%

7 BIBLIOGRAFIA Física Volumen II, Alonso, M y E. Finn. Física Universitaria Tomo Il, Sears, F. y M. Zemansky Física Parte 2, Resnick, R. y D. Halliday Física para Ciencias e Ingeniería, Tomo II, Serway, R. y Beichner R.

8 Contenido Programático de: LABORATORIO FÍSICA II Este programa es copia fiel y exacta del original que reposa en nuestros archivos. Vigente para el período Doy Fé en Maracaibo a los días del mes de del año Nombres: Apellidos: C.I.: Carrera: INGENIERIA EN SISTEMAS Confrontado Revisado SECRETARIA