10 Número de semanas 16 Castro Castro Darío, González Rafael, López Nombre de el(los) docente(s)

Transcripción

1 Identificación del curso 1 División Ciencias Básicas Departamento Física Nombre del curso Física Electricidad Código del curso FIS 1043 Nivel del curso BASICO Requisitos FIS 1023 Número de créditos del curso 4 No. de horas teóricas por semanas 4 No. de horas prácticas por semanas 1 No. de horas por semana de trabajo independiente del estudiante 10 Número de semanas 16 Castro Castro Darío, González Rafael, López Nombre de el(los) docente(s) Pérez William, Mass Varela Julio, Miranda Crespo Juan, Pérez Ascario, Arévalo Eduardo, Cabarcas Jari, Ruíz Eder Ubicación de el(los) docente( s) (es)(oficina, ) Departamento de Física- Edifico Julio Muvdi Horario de atención: Acordado con el profesor Web del curso o-de-fisica/fisica-electricidad 1. Descripción de la asignatura Este es un curso teórico-práctico de nivel básico y se desarrolla en dos partes. La primera parte comprende el estudio del campo electrostático, el potencial eléctrico, la corriente eléctrica y los circuitos C. D. La segunda parte comprende el estudio del campo magnético, sus fuentes, la inducción electromagnética y la inductancia y el circuito R-L y la energía magnética. Cada unidad incluye experiencias de laboratorio realizada por los estudiantes y experiencias de carácter demostrativo realizada por el profesor. 2. Justificación La inclusión de esta asignatura en los programas de ingeniería se debe a que su contenido contribuye en la formación tanto metodológica como científica del estudiante. Además, constituye por sí sola, el soporte de algunas asignaturas del área básico-profesional y profesional de dichos programas. Esta asignatura es importante porque contribuye a la formación de competencias científicas, comunicativas y de desarrollo humano básicas: cognoscitivas, procedimentales y actitudinales, de los estudiantes de todos los programas de ingeniería. Contribuye a sentar las bases para la preparación de la profesión y el trabajo en equipo, a través, de la toma de una conciencia moral y ética y de sólidos principios ciudadanos que posibiliten su desarrollo individual y con alto sentido social, para contribuir dignamente al desarrollo regional y nacional. Página 1 de 13

2 3. Competencia a desarrollar 2 Competencia básica institucional: Desarrollar la capacidad para la síntesis, el análisis y la abstracción, de tal manera que permita reunir, organizar, relacionar y utilizar la información en el proceso de construcción de futuros aprendizajes. 4. Objetivo general del curso Este curso se orientará a: que el estudiante adquiera de forma lógica, coherente y equilibrada los conceptos más importantes asociados a los campos eléctricos y magnéticos de modo que pueda aplicarlos con éxito en la descripción física de su entorno. Al mismo tiempo, se espera que adquiera habilidad en el manejo de instrumentos relacionados con mediciones de variables electromagnéticas y bases sólidas para sus estudios posteriores (L1). De igual forma se busca que al finalizar el curso el estudiante sea capaz de hacer una síntesis del electromagnetismo básico y que dado un problema, sea capaz de identificar y definir claramente el problema y generar alternativas de solución. Con el curso de Física Electricidad se espera que los estudiantes desarrollen competencias científicas y comunicativas al adquirir las destrezas de recopilar y organizar datos; inferir, analizar y resolver problemas en el contexto de fenómenos y situaciones físicas. Página 2 de 13

3 5. Resultados de aprendizaje 3 Al finalizar el curso, los estudiantes deben estar en capacidad de: Dimensión de la competencia Resultado de aprendizaje Conocimientos (saber conocer) Describir los principios fundamentales del electromagnetismo. (L1) Habilidades (saber hacer) Aplicar adecuadamente los principios adquiridos a la resolución de problemas físicos y de aplicación a la ingeniería. (L4) Analizar dimensionalmente las magnitudes electromagnéticas tratadas. (L2) Elaborar informes orales y escritos de un tema asociado a los vistos en el curso. (L2) Usar los conocimientos adquiridos en el curso para realizar un análisis a fenómenos del electromagnetismo. (L4). Manejar apropiadamente algunos instrumentos relacionados con las mediciones eléctricas. Actitudes (saber ser) Trabajar en equipo generando un ambiente colaborativo Utilizar sus destrezas para el análisis crítico de una situación problemática, teniendo en cuenta el siguiente esquema; análisis físico, análisis gráfico, explicación del procedimiento, uso y simplificación de unidades, desarrollo matemático y resultado. (L5) Integrar las TIC s de la Universidad del Norte en el proceso de enseñanza-aprendizaje (L7) 6. Programación del curso Temas Subtemas Trabajo independiente Página 3 de 13

4 1. CARGA ELECTRICA, LEY DE COULOMB, CAMPO ELECTRICO Y LEY DE GAUSS, POTENCIAL ELÉCTRICO 1.1. Carga eléctrica. Aisladores y conductores. secciones 21.1 y Lectura en el texto Física de Lea y Burke Vol. 2 3a Ed. sección Lectura en el texto Física de Castro 1a. Ed. secciones 1.1 hasta inclusive Ley de Coulomb. sección Lectura página 774 del texto Física de Lea y Burke Vol. 2 3a Ed Campo eléctrico y fuerzas eléctricas 1.4. Cálculos de campos eléctricos Líneas de campo eléctrico sección sección Lectura página 778 del texto Física de Lea y Burke Vol. 2 3a Ed. sección Lectura página 778 del texto Física de Lea y Burke Vol. 2 3a Ed Dipolos eléctricos sección Flujo eléctrico. Cálculo de flujo eléctrico sección 22.1 y Lectura página 781 del texto Física de Lea y Burke Vol. 2 3a Ed Ley de Gauss sección Lectura sección 24.5 del texto complementario Aplicaciones de la ley de Gauss sección Página 4 de 13

5 2. CAPACITANCIA Y DIELECTRICOS Cargas en conductores sección 22.5 N 1: Electrización de los cuerpos y conservación de la carga Energía potencial eléctrica Enero 30 Febrero 3 Semana 2 sección Potencial eléctrico sección Cálculo de potencial eléctrico Superficies equipotenciales Obtención del campo eléctrico a partir del potencial eléctrico N 2: Líneas de campo eléctrico y superficies equipotenciales PRIMER PARCIAL Feb. 20-Feb Capacitores y Capacitancia. Cálculo de la capacitancia 2.2. Capacitores en serie y en paralelo 2.3. Energía en un capacitor y en un campo eléctrico. sección 23.3 sección 23.4 sección 23.5 Lectura página 828 del texto Física de Lea y Burke Vol. 2 3a Ed. Lectura secciones 25.7 y 25.8 del texto complementario 1 Febrero 13- Febrero 17 Semana 4 sección 24.1 Lectura sección 26.7 del texto complementario 1 sección 24.2 sección Página 5 de 13

6 3. CORRIENTE ELECTRICA Y CIRCUITOS C. D 4. CAMPO MAGNETICO SUS FUENTES Y 2.4. Capacitores con dieléctrico. N 3: Capacitancia y dieléctricos 3.1. Corriente y densidad de corriente eléctrica Resistividad y conductividad Resistencia y ley de Ohm Fuerza electromotriz y circuitos Energía y potencia en circuitos eléctricos Resistencias en serie y en paralelo sección 24.4, 24.5 Lectura sección 26.6 del texto complementario 1 Marzo 6 Marzo 10 Semana 7 sección 25.1 Lectura sección 28.5, 28.6 del texto complementario 1 sección 25.2 Lectura en el texto complementario 1 sección 27.2 sección 25.4 sección 25.5, Reglas de Kirchhoff. sección Circuito RC. sección 26.4 N 4: Ley de Ohm y Leyes de Kirchhoff N 5: Carga y descarga de un capacitor 5.1 Fuentes del campo magnético 5.2 Líneas de Campo, flujo magnético y ley de Gauss del magnetismo Marzo 13 Marzo 18 Semana 8 Marzo 21 Marzo 24 Semana 9 sección 27.1, 27.2 sección Página 6 de 13

7 5.3 Movimiento de partículas cargadas en un campo magnético. 5.4 Aplicaciones del movimiento de partículas cargadas 5.5 Fuerza magnética sobre un conductor con corriente. SEGUNDO PARCIAL Marzo 27 Marzo 31 sección 27.4 sección 27.5 Lectura sección 29.5, 29.6 del texto complementario 1 sección Fuerza y momento de torsión sobre una espira con corriente Campo magnético de una carga en movimiento 5.8. Campo magnético de un elemento de corriente (Ley de Biot-Savart). sección 27.7, 27.8 sección 28.1 sección Campo magnético de un conductor recto con corriente sección Fuerza entre conductores paralelos Campo magnético de una espira circular con corriente. sección 28.4 sección Ley de Ampère. sección 28.6 Lectura en el texto Física de Lea y Burke Vol. 2 3a Ed. sección 28.3 Página 7 de 13

8 6.INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA Aplicaciones de la ley de Ampère. N 6: Campo magnético de un solenoide 6.1. Experimentos de inducción sección 28.7, 28.8 Abril 24 Abril 28 Semana 13 sección Ley de Faraday sección El principio de funcionamiento del generador de corriente alterna. Valor eficaz de I y V. Lectura en el texto complementario 1 sección Ley de Lenz sección Fuerza electromotriz de movimiento Campos eléctricos inducidos 6.7. Corriente de desplazamiento sección 29.4 sección 29.5 sección Ecuaciones de Maxwell Lectura en el texto complementario 1 sección 31.7 sección 29.7 Lectura en el texto Física de Castro 1a. Ed. capítulo5 N 7: Inducción Electromagnética Octubre 31 Noviembre 4 Semana Auto inductancia e inductores sección 30.1, 30.2 Página 8 de 13

9 6.10 Energía del campo magnético sección Circuitos R-L. sección 30.4 N 8: Circuito R-L Mayo 15 Mayo 19 Semana 16 9 Página 9 de 13

10 10 7. Opciones metodológicas-actividades de aprendizaje Con la siguiente metodología se pretende alcanzar los objetivos propuestos 8. Evalua ción El alumno debe leer previamente el tema a desarrollar por el profesor Exposición de los temas por parte del profesor, estimulando la participación del estudiante Se reportarán 4 por medio de preguntas, problemas y situaciones modelo. (L1) notas durante el Programación de clases prácticas que impliquen discusión y resolución de preguntas semestre. y La problemas modelo, se hará énfasis en el uso del lenguaje científico apropiado para nota la del primer descripción de las situaciones. (L2) parcial es de Asignación de lecturas complementarias (en español o inglés) a través del catálogo web 15%, de la el segundo asignatura, revisiones bibliográficas y problemas para su estudio o resolución como trabajo parcial fuera de 30%, de clase, que serán evaluadas en clase mediante quices, foros o mesas redondas o la estrategia el examen final que el profesor considere conveniente para la discusión (L3). 30%. El 25% Asignación de actividades que serán desarrolladas en grupo, en clase o por fuera de restante ellas a estará criterio del profesor y que pueden ser evaluadas con la estrategia que el profesor considere integrado por los conveniente para la discusión (L2). informes de Asignación de material complementario (en español o inglés) a través del catálogo WEB laboratorio de la que asignatura (L2, L6). se realicen a lo largo del Realización de prácticas de laboratorio de carácter demostrativo por parte del profesor que semestre, los ayuden al estudiante a apropiarse de los conceptos tratados. También, los estudiantes, en grupos quices, de 4, realizarán experiencias en el laboratorio, bajo la supervisión del profesor y del auxiliar de controles de laboratorio de física electricidad. Cada grupo rendirá un informe de la respectiva práctica, en la trabajos, forma que exija su profesor. revisión de tareas, pasadas al tablero y participaciones en clase. Cada parcial se hará sobre un determinado material, que también incluye obligatoriament e los temas relativos a las experiencias e informes de laboratorio realizados. Cada parcial debe tener al menos la siguiente estructura: (1) una pregunta de análisis de una situación física donde el Página 10 de 13

11 11 estudiante muestre su capacidad para analizar y redactar una respuesta con sentido físico, esta puede ser abierta o de selección múltiple (2) una pregunta relativa al laboratorio que pueden ser de procedimiento, de los objetivos o de los resultados obtenidos (3) dos problemas o ejercicios de desarrollo donde el estudiante justifique claramente sus procedimientos matemáticos haciendo énfasis en el uso de las unidades. Los quices se realizarán con tiempo máximo de 30 minutos y su desarrollo es a criterio del profesor. El examen final será departamental. Los controles de trabajos y tareas serán evaluadas en los exámenes parciales a criterio de cada profesor. Todos los exámenes serán en la Página 11 de 13

12 12 fecha, hora y sitio de acuerdo al horario de clases; los supletorios se rigen por el reglamento de estudiantes vigente. La inasistencia a las clases de experiencias de laboratorio tendrá una nota de 0.0. No existen supletorios de quices. La valoración de los informes de laboratorio se realizará de acuerdo con la siguiente tabla Item a evaluar Valoración Problema 20% Anotaciones y cálculos (Trabajo directo en el laboratorio) 40% Conclusiones 40% Evidencia de aprendizaje Nota 1: Primer parcial Nota 2: Segundo parcial Nota 3: Global Periodo de la evaluación Quinta semana de clases- Feb. 20 Feb. 24 (Comprende el tema 1 ) Décima semana de clases Mar. 27 Mar. 31 (Comprende los temas 2, 3 y 4) Ponderación de la evaluación 15% 30% Decimoquinta semana de clases May. 8 May % 9. Bibliogr afía Nota 4: Examen final El examen final se llevará a cabo en la fecha, hora y sitio determinado por la Universidad (Comprende los 30% temas 5 y 6 ) 1. Sears, F.; Zemansky, M.; Young, H.; Freedman, R. Física Universitaria, Vol. 2. Decimotercera edición. México, Pearson Educación de México, p, ISBN: Serway, R.; Beichner, R. Física. Para estudiantes de ciencias e ingeniería. Vol ª edición. México: McGraw-Hill, ISBN: Página 12 de 13

13 13 3. Castro, D.; Olivo, A. Física Electricidad. Para Estudiantes de ingeniería, notas de clase. Primera edición. Barranquilla: Ediciones Uninorte, p. ISBN: Lea, S.; Burke, J. Física. La naturaleza de las cosas, Vol. 2. Primera edición. México: International Thomson Editores, Physics, Brooks/Cole, p. ISBN: Ohanian, H; Markert, J. Física para ingeniería y ciencias. Vol ª edición. México: McGraw- Hill, ISBN: Castro, D.; Lobo, R.; Miranda, J.; et-al. Manual de Laboratorio de Física Electricidad. Tercera edición. Barranquilla: Ediciones Uninorte, p. ISBN: Bauer, W; Westfall G. Física para ingeniería y ciencias. Segunda edición. McGraw-Hill, ISBN: Halliday, D.; Resnick R.; Walker, J. Fundamentos de Física. Octava Edición. Grupo Editorial Patria, ISBN: Página 13 de 13