PROYECTO DOCENTE ASIGNATURA: "Circuitos Eléctricos: Teoría e Instrumentación"

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1 PROYECTO DOCENTE ASIGNATURA: "Circuitos Eléctricos: Teoría e Instrumentación" Grupo: Grp Clases Teóricas-Prácticas Circuitos Eléc.(930042) Titulacion: Grado en Física Curso: DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA/GRUPO Titulación: Año del plan de estudio: Centro: Asignatura: Código: Tipo: Curso: Período de impartición: Ciclo: Grupo: Créditos: Horas: Grado en Física 2009 Facultad de Física Circuitos Eléctricos: Teoría e Instrumentación Obligatoria 2º Segundo Cuatrimestre 0º Grp Clases Teóricas-Prácticas Circuitos Eléc. (1) Área: Departamento: Dirección postal: Dirección electrónica: PROFESORADO 1 2 RIO FERNANDEZ, ROCIO DEL (COORDINADOR/A) ACOSTA JIMENEZ, ANTONIO JOSE Curso académico: 2013/2014 Última modificación: de 7

2 OBJETIVOS Y COMPETENCIAS Objetivos docentes específicos Adquirir las nociones básicas de Teoría de Circuitos. Conocer los dispositivos y sistemas básicos de amplificación y filtrado. Conocer los principios, técnicas de análisis e instrumentos de medida y los fenómenos experimentales en Teoría de Circuitos. Competencias Competencias transversales/genéricas Capacidad de organizar y planificar Habilidades para recuperar y analizar información desde diferentes fuentes Resolución de problemas Capacidad para aplicar la teoría a la práctica Capacidad de adaptación a nuevas situaciones Capacidad de generar nuevas ideas Habilidad para trabajar de forma autónoma Iniciativa y espíritu emprendedor Competencias específicas Conocimiento y comprensión de los fenómenos y de las teorías físicas más importantes. Capacidad de estimar órdenes de magnitud para interpretar fenómenos diversos. Capacidad de profundizar en la aplicación de los conocimientos matemáticos en el contexto general de la física. Capacidad de medida, interpretación y diseño de experiencias en el laboratorio o en el entorno Capacidad de modelado de fenómenos complejos, trasladando un problema físico al lenguaje matemático. Capacidad de trasmitir conocimientos de forma clara tanto en ámbitos docentes como no docentes. CONTENIDOS DE LA ASIGNATURA Relación sucinta de los contenidos (bloques temáticos en su caso) Conceptos fundamentales de Teoría de Circuitos. Análisis de circuitos: teoremas fundamentales. Régimen sinusoidal estacionario. Funciones de red y filtros. Amplificación y realimentación. Medida e instrumentación Relación detallada y ordenación temporal de los contenidos CONTENIDOS TEÓRICOS DE LA ASIGNATURA TEMA 0: Presentación del Curso de Circuitos Eléctricos, Teoría e Instrumentación. Metodología y actividades docentes. Criterios y sistemas de evaluación. Programación de la asignatura. Ubicación de la asignatura en la titulación. Bibliografía recomendada. TEMA 1: Fundamentos de la Teoría de Circuitos. Definiciones y objetivos.- Relación entre el Electromagnetismo, la Electrónica y la Teoría de Circuitos. Elementos, dispositivos y circuitos. Circuitos concentrados y distribuidos. Circuitos discretos e integrados. Variables eléctricas.- Relaciones universales, constitutivas y topológicas. Leyes de Kirchhoff. Conceptos topológicos básicos.- Nudo, rama, bucle, malla. Elementos de circuito fundamentales.- Resistores, condensadores e inductores. Fuentes independientes y controladas. Asociaciones en serie y paralelo. Divisores de tensión e intensidad. Energía y potencia.- Elementos pasivos y activos. TEMA 2: Técnicas de Análisis de Circuitos: Teoremas Fundamentales. Análisis nodal.- Formulación de ecuaciones independientes. Nudo de referencia. Formulación matricial por inspección. Análisis de mallas.- Formulación de ecuaciones independientes. Formulación matricial por inspección. Teoremas fundamentales.- Principio de superposición. Teoremas de Thévenin y Norton. Equivalentes Thévenin y Norton. Teorema de máxima transferencia de potencia. TEMA 3: Circuitos Dinámicos de 1er y 2º Orden. Concepto de circuito dinámico.- Circuitos de orden 0, dinámicos de orden 1 o mayor que uno. Curso académico: 2013/2014 Última modificación: de 7

3 Circuitos RC y RL.- Tipos de respuesta: estado/entrada, transitoria/estacionaria, natural/forzada. Descripción de estado y escalar de circuitos lineales de 2º orden.- Circuitos básicos RLC. Formulación matemática, ecuación característica y frecuencias naturales. Tipos de respuesta natural.- Respuestas sin pérdidas, sub/sobre/críticamente amortiguadas. Estabilidad en circuitos de 2º orden. Lugar geométrico de las raíces. Circuitos lineales de 1er y 2º orden con excitaciones de DC.- Solución con resistencias positivas y negativas. Constantes de tiempo y concepto de estabilidad. TEMA 4: Régimen Sinusoidal Estacionario. Funciones de Red y Filtros. Concepto de régimen sinusoidal estacionario. Cálculo de la respuesta forzada.- Impedancias y admitancias de elementos reactivos. Función de transferencia. Estabilidad. Filtros.- Concepto de selectividad en frecuencias. Tipos de filtros de 1er y 2º orden. Aplicación a entradas sinusoidales, periódicas y no periódicas. Descripción general de estado y escalar de circuitos lineales de orden superior a 2. Representación de funciones de red.- Extracción de polos y ceros. Construcción de diagramas de Bode. TEMA 5: Amplificador Operacional de Tensiones. Amplificación.- Concepto de amplificador. Tipos de amplificadores y modelos con fuentes controladas. Amplificador operacional de tensiones.- Modelo ideal. Característica entrada-salida. Principio de tierra virtual. Saturación en tensión. Aplicaciones lineales del amplificador operacional.- Configuraciones inversora y no-inversora. Amplificador diferencial. Sumador generalizado. Sondas de tensión e intensidad. Integradores y diferenciadores. Aplicaciones no-lineales del amplificador operacional.- Comparadores. Comparador con histéresis. CONTENIDOS PRÁCTICOS DE LA ASIGNATURA Práctica 1 (Laboratorio): Introducción al Equipamiento de Laboratorio. Práctica 2 (Informática): Introducción a las Herramientas de Simulación: MicroSim PSpice. Práctica 3 (Laboratorio): Circuitos Resistivos Lineales. Práctica 4 (Laboratorio): Caracterización del Instrumental y Circuitos de Instrumentación. Práctica 5 (Laboratorio): Circuitos Dinámicos de 1er y 2º Orden. Práctica 6 (Informática): Señales, Funciones de Red y Filtros en MATLAB. Práctica 7 (Laboratorio): Aplicaciones Lineales del Amplificador Operacional. Práctica 8 (Laboratorio): Osciladores Sinusoidales. El Puente de Wien. Práctica 9 (Exp. de Cátedra): Control de Instrumentación por Ordenador. Instrumentación Virtual. ACTIVIDADES FORMATIVAS Relación de actividades formativas del cuatrimestre Clases teóricas Metodología de enseñanza-aprendizaje: Sesiones académicas teóricas, que consistirán en la exposición por parte del profesor mediante clase magistral de los conceptos teóricos y en la resolución de problemas relativos a los contenidos teóricos trabajados en cada tema Competencias que desarrolla: Resolución de problemas Exposiciones y seminarios Metodología de enseñanza-aprendizaje: Realización de experiencias de cátedra que permitirán acercar a los alumnos contenidos específicos. Preparación de seminarios específicos. Competencias que desarrolla: Capacidad de organizar y planificar Curso académico: 2013/2014 Última modificación: de 7

4 Habilidades para recuperar y analizar información desde diferentes fuentes Capacidad para aplicar la teoría a la práctica Capacidad de adaptación a nuevas situaciones Capacidad de generar nuevas ideas Habilidad para trabajar de forma autónoma Iniciativa y espíritu emprendedor Prácticas de Laboratorio Metodología de enseñanza-aprendizaje: Realización de prácticas de laboratorio de forma autónoma, tuteladas por el profesor Competencias que desarrolla: Capacidad de organizar y planificar Resolución de problemas Capacidad para aplicar la teoría a la práctica Capacidad de adaptación a nuevas situaciones Habilidad para trabajar de forma autónoma Iniciativa y espíritu emprendedor Exámenes BIBLIOGRAFÍA Y OTROS RECURSOS DOCENTES Bibliografía general Circuitos Eléctricos J. W. Nilsson Edición: 7a Ed., Prentice Hall, 2005 Introduction to Electric Circuits R. C. Dorf and J. A. Svoboda Edición: 7a Ed., Wiley, 2006 The Analysis and Design of Linear Circuits (6th edition) R. E. Thomas Edición: 6a Ed., Wiley, 2006 Microelectronics Circuits A. S. Sedra and K. C. Smith Edición: 5a Ed., Oxford University Press, 2003 Bibliografía específica Curso académico: 2013/2014 Última modificación: de 7

5 Instrumentation for Engineering Measurements J. Dally, W. F. Riley and K. G. McConnell Edición: John Wiley & Sons, Inc., 1993 OrCAD PSpice para Windows, Vol. I, II y III R. W. Goody Edición: 3a Ed., Prentice Hall, 2003 Otros recursos docentes Ayudas de MATLAB/SIMULINK y Microsim/PSPICE SISTEMAS Y CRITERIOS DE EVALUACIÓN Y CALIFICACIÓN Sistema de evaluación Exámenes Exámenes escritos que pongan de manifiesto los conocimientos y destrezas adquiridos. Se adecuará a la normativa de evaluación vigente en la Universidad de Sevilla Sistema de evaluación continua Realización de trabajos. Se adecuará a la normativa de evaluación vigente en la Universidad de Sevilla Memoria de prácticas Evaluarán las prácticas de laboratorio, las destrezas y los conocimientos adquiridos en el mismo. Criterios de calificación Créditos teóricos: Se llevará a cabo a través de un examen escrito, de entre 3 y 4 horas, que tendrá lugar al final del cuatrimestre en el lugar y fecha fijado en Junta de Facultad ( siendo la primera convocatoria del curso. El alumno recibirá una calificación de 0 a 10, considerándose superada con una calificación igual o superior a 5. Créditos experimentales: Se llevará a cabo mediante dos mecanismos distintos. 1) Evaluación continua de la actividad del alumno en el laboratorio, en la que se valorarán los resultados presentados por éste en cada sesión de prácticas, su actitud en el laboratorio y su capacidad para resolver los problemas que se le planteen. Para que el alumno pueda ser evaluado mediante este mecanismo, deberá asistir al menos a 8 de las 9 prácticas obligatorias. 2) Elaboración de una memoria de una de las prácticas, asignada por el profesor. Los dos mecanismos tienen el mismo peso (50%) en la calificación final. Si el alumno, sumados los dos mecanismos, no alcanza los 5 puntos, tendrá que presentarse a un examen final de prácticas. A aquellos alumnos que aprueben los créditos experimentales en un curso académico se les conservará su calificación durante ese curso y el siguiente. Notal Final: La evaluación de los créditos teóricos constituirá el 75% de la calificación final de la asignatura, siendo el 25% restante correspondiente a los créditos experimentales. Aunque los créditos teóricos tengan más peso en la calificación final, es necesario aprobar por separado teoría y prácticas para aprobar la asignatura. CALENDARIO DE EXÁMENES CENTRO: Facultad de Física 1 ª Convocatoria Fecha: Aula: 23/6/2014 Hora: 9:30 Magna Curso académico: 2013/2014 Última modificación: de 7

6 CENTRO: Facultad de Física 2 ª Convocatoria Fecha: Aula: 9/9/2014 Hora: 9:30 Magna CENTRO: Facultad de Física 3 ª Convocatoria Fecha: Aula: 2/12/2013 Hora: 16:0 Magna TRIBUNALES ESPECÍFICOS DE EVALUACIÓN Y APELACIÓN Presidente: Vocal: Secretario: Primer suplente: Segundo suplente: Tercer suplente: ANGEL BENITO RODRIGUEZ VAZQUEZ ANTONIO JOSE ACOSTA JIMENEZ ROCIO DEL RIO FERNANDEZ MARIA BELEN PEREZ VERDU GLORIA HUERTAS SANCHEZ ADORACION RUEDA RUEDA Curso académico: 2013/2014 Última modificación: de 7

7 ANEXO 1: HORARIOS DEL GRUPO DEL PROYECTO DOCENTE Los horarios de las actividades no principales se facilitarán durante el curso. GRUPO: Grp Clases Teóricas-Prà cticas Circuitos Elà c. (930042) Calendario del grupo CLASES DEL PROFESOR: ACOSTA JIMENEZ, ANTONIO JOSE HORARIO SIN ESPECIFICAR CLASES DEL PROFESOR: RIO FERNANDEZ, ROCIO DEL HORARIO SIN ESPECIFICAR Curso académico: 2013/2014 Última modificación: de 7