UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER PROGRAMA DE ASIGNATURA

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1 FACULTAD Ciencias Naturales E Ingenierías PROGRAMAS ACADÉMICOS Todos los programas. ASIGNATURA: ELECTROMAGNETISMO Tipo Asignatura: TEORICA Créditos: 4 TP: 64 TI: 128 Semestre académico: III Código asignatura: DCB010 Requisitos: DCB009 MECÁNICA. JUSTIFICACIÓN: El actual avance de la ciencia con sus múltiples aplicaciones tecnológicas, entre las cuales numerosas tienen que ver con cargas eléctricas estáticas y en movimiento, sus campos eléctricos y magnéticos, ondas electromagnéticas etc., incluyendo, el impacto sobre la salud ambiental de los seres vivos y al hombre, hace de este conocimiento material básico y necesaria su inclusión en las tecnologías mencionadas ya que sus bases son las ciencias naturales, dándoles una base solida para que el tecnólogo desarrolle su trabajo con mayor racionalidad científica e incluya en su punto de acción la preservación de la naturaleza. OBJETO DE ESTUDIO: La electrostática y electrodinámica, sus principios, OBJETIVO DE FORMACIÓN: Al terminar el curso el alumno estará en capacidad de aplicar los principios del electromagnetismo, a través de los conceptos de Campo eléctrico y magnético a muy diversas situaciones teóricas sencillas y a situaciones prácticas comunes que involucren complejidad de orden medio. COMPETENCIAS TRANSVERSALES: Se busca potenciar las competencias: Expresión comunicativa escrita Capacidad para obtener y procesar información de diferentes fuentes Capacidad para trabajar y aprender en equipo Interpretar la información de diferentes fuentes clasificándola de acuerdo a las necesidades propias del entorno. COMPETENCIAS ESPECÍFICAS DE LA ASIGNATURA: Analizar cargas eléctricas en reposo, aplicando las leyes de Coulomb y Gauss para proveer soluciones adecuadas prediciendo sus comportamientos numéricos o gráficos Examinar el potencial eléctrico, y resistencias, aplicando el concepto de potencial eléctrico como instrumento fundamental de solución en diversas situaciones problémicas, estimando el posible comportamiento de diversos sistemas en situaciones particulares numéricas, graficas o analíticas Relacionar el campo magnético, aplicando las diferentes leyes del magnetismo como instrumento fundamental de solución, interpretando desde un punto de vista cualitativo y cuantitativo, los resultados obtenidos.

2 ESTRUCTURA DE LA ASIGNATURA POR UNIDADES TEMÁTICAS COMPETENCIAS ESPECÍFICAS UNIDADES TEMÁTICAS Semanas Horas TP TI Analizar cargas eléctricas en reposo, aplicando las leyes de Coulomb y Gauss para proveer CARGA,FUERZA Y CAMPO soluciones adecuadas prediciendo ELÉCTRICO sus comportamientos numéricos o gráficos Examinar el potencial eléctrico, y resistencias, aplicando el concepto de potencial eléctrico como instrumento fundamental de solución en diversas situaciones problémicas, estimando el posible comportamiento de diversos sistemas en situaciones particulares numéricas, graficas o analíticas Relacionar el campo magnético, aplicando las diferentes leyes del magnetismo como instrumento fundamental de solución, interpretando desde un punto de vista cualitativo y cuantitativo, los resultados obtenidos POTENCIAL ELÉCTRICO, CAPACITANCIA, INTENSIDAD DE CORRIENTE Y RESISTENCIA ELÉCTRICA. EL CAMPO MAGNÉTICO FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA ECUACIONES DE MAXWELL Total

3 UNIDAD 1: CARGA, FUERZA Y CAMPO ELÉCTRICO COMPETENCIA: Analizar cargas eléctricas en reposo, aplicando las leyes de Coulomb y Gauss para proveer soluciones adecuadas prediciendo sus comportamientos numéricos o gráficos RESULTADOS DE APRENDIZAJE: El estudiante: Aplica fuerzas y campos eléctricos de cargas puntuales y continuas en solución de situaciones problémicas. Resuelve situaciones de campo eléctrico aplicando la ley de Gauss o Ley de Coulomb según sea más conveniente Argumenta el comportamiento de las cargas ó de los campos eléctricos en situaciones particulares o generales dando explicaciones de las causas físicas de este. Predice el comportamiento teórico de cargas ó de campos eléctricos en situaciones particulares. Hace descripciones gráficas de los resultados obtenidos teóricamente en situaciones generales Conocimientos CONTENIDOS Habilidades Masa y Carga eléctrica Ley de Coulomb. Cuantización de la carga Distribución de carga eléctrica. Campo Eléctrico con carga puntual y distribuida Relación campo fuerza Ley de Gauss, aplicaciones Movimiento de cargas en un campo eléctrico. Aplicación correcta de unidades Planteo de problemas sencillos cualitativos Descripción del campo eléctrico, en forma gráfica Reconocimiento de los fenómenos electrostáticos. Manejo de medidas eléctricas. Aplicación ley de Coulomb a diversos casos Análisis detenido de nuevas situaciones con campo eléctrico Aplicación el concepto de campo eléctrico a situaciones más complejas Selección de situaciones geométricas que permiten aplicar la ley de Gauss ACTIVIDADES DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE En el Aula Fuera del Aula Evaluación diagnóstica sobre conocimientos previos. Taller sencillo sobre ley de Coulomb. Exposición del docente. Control del desarrollo de las guías. Revisión del trabajo extra-clase. Previo y posterior desarrollo del mismo Lectura comprensiva y resolución de ejercicios de las guías de profundización. Lecturas comprensivas y resolución de ejercicios de la guía-taller No 1 Ley de Coulomb. Lectura dirigida de un texto relacionado con la lección magistral: Relación de la ley de Coulomb respecto a la atracción entre protones y electrones.

4 UNIDAD 2: POTENCIAL ELÉCTRICO, CAPACITANCIA, INTENSIDAD DE CORRIENTE Y RESISTENCIA ELÉCTRICA. COMPETENCIA: Examinar el potencial eléctrico, y resistencias, aplicando el concepto de potencial eléctrico como instrumento fundamental de solución en diversas situaciones problémicas, estimando el posible comportamiento de diversos sistemas en situaciones particulares numéricas, graficas o analíticas RESULTADOS DE APRENDIZAJE. El estudiante: Analiza el concepto de potencial y energía potencial eléctrica en solución de diversas situaciones problémicas, relacionadas con cuerpos cargados Relaciona potencial y campo eléctrico Deduce expresiones matemáticas para resistencias según su geometría Argumenta el porqué del comportamiento de los campos eléctricos en capacitores con dieléctrico. Resuelve situaciones de capacitores con o sin dieléctrico Interpreta los resultados provenientes de la solución de problemas particulares Predice el comportamiento teórico del potencial eléctrico de cuerpos cargados. Argumenta el porqué del comportamiento de los campos eléctricos en capacitores con dieléctrico. Hace descripciones gráficas de los resultados obtenidos teóricamente en situaciones generales o particulares y explica su significado. Conocimientos CONTENIDOS Habilidades Trabajo y potencial Electrostático Potencial para carga puntual, para un sistema de cargas puntuales y para una distribución continua de carga. Relación entre Potencial y campo eléctrico Superficie equipotencial Potencial de dipolo eléctrico Energía almacenada en el campo eléctrico, Vector polarización eléctrica, susceptibilidad eléctrica, carga de polarización, densidad de carga de polarización. Campo eléctrico dentro de un dieléctrico Capacitancia eléctrica, Energía almacenada en un condensador. Corriente eléctrica, densidad de corriente Conductividad y resistividad eléctrica Ley de Ohm Ley de Joule Solución de circuitos RC con C.D. encarga descarga. Resistencias eléctricas, resistividad y geometría. Resolución de problemas y ejercicios que involucran la energía potencial eléctrica Explicación de la naturaleza del potencial eléctrico y sus manifestaciones. Análisis de la relación entre potencial y el campo eléctrico. Planteo del concepto de potencial para diferentes configuraciones. Discusión acerca de la teoría dentro de capacitores con dieléctricos. Aplicación de conceptos de potencial y capacitancia a capacitores y circuitos de capacitores Solución de circuitos sencillos RC en carga y descarga... Planteo de solución a situaciones que involucren la ley de Ohm Deducción de expresiones matemáticas para resistencias según su geometría Interpretación de los resultados provenientes de la solución de problemas particulares

5 ACTIVIDADES DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE En el Aula Fuera del Aula Exposición del docente. Control del desarrollo de la guía. Realización de ejercicios grupales que refuercen los conocimientos adquiridos. Preguntas sobre las lecturas sugeridas. Solución de inquietudes. Orientación inductiva de la teoría y forma de aplicarla. Actividad evaluativa Revisión del trabajo extra-clase. Consulta en Internet y en guía dada por el docente sobre potencial eléctrico. Consulta sobre las formas de solución en ejercicios propuestos. Lectura comprensiva y resolución de ejercicios de la guía de profundización de electromagnetismo sobre potencial. Ejercicios sobre la temática. de Física II de Serway. Lecturas comprensivas y resolución de ejercicios de la guía-taller No 2 Lectura dirigida de un texto relacionado con la lección magistral: Relación entre potencial y campo eléctrico Elaboración de un informe de lectura tomando como referencia la lectura base entregada por el docente. Desarrollo de talleres con apoyo en guía docente.

6 UNIDAD 3: EL CAMPO MAGNÉTICO, FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA, ECUACIONES DE MAXWELL. COMPETENCIA: Relacionar el campo magnético, aplicando las diferentes leyes del magnetismo como instrumento fundamental de solución, interpretando desde un punto de vista cualitativo y cuantitativo, los resultados obtenidos. RESULTADOS DE APRENDIZAJE: Explica diversas aplicaciones industriales de campos magnéticos Aplica la Ley de Lorentz en la solución de diversas situaciones relacionadas con cargas móviles en campos magnéticos. Resuelve situaciones mediante la aplicación de las leyes del campo magnético. Aplica la Ley de Ampere en la solución de sistemas sencillos de campo magnético Interpreta los resultados provenientes de la solución de problemas particulares en forma analítica o gráfica Interpreta la ley de inducción de Faraday en la solución de problemas de magnetismo. Conocimientos CONTENIDOS Habilidades Definición de Magnetismo: Naturaleza, imanes, flujo magnético Fuerza magnética sobre carga aislada en movimiento, Fuerza de Lorentz. Fuerza entre elementos de corrientes Fuentes de campo magnético. Ley de Biot- Savart. Ley de Ampere y sus aplicaciones Par y energía de una espira en un campo magnético externo. Magnetización de la materia, el paramagnetismo, diamagnetismo y ferromagnetismo. Fuerza electromotriz inducida. Ley de Faraday: Ley de Lenz. Ecuaciones de Maxwell. Significado y físico y forma integral y diferencial. Utilización de la ley de Biot-Savart en situaciones sencillas. Interpretación de las leyes de Biot-Savart y Ampere en análisis y solución de situaciones problémicas Investigación bibliográfica sobre la diferencia entre para, día y ferromagnetismo. Interpretación del significado de la curva de magnetización. Análisis del funcionamiento de los motores eléctricos y de los transformadores en base a la ley de inducción de Faraday. Solución de problemas sencillos aplicando ley de inducción de Faraday Interpretación del significado de cada ley de Maxwell.

7 ACTIVIDADES DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE En el Aula Fuera del Aula Orientación de problemas de la guía Toma de apuntes de parte de los estudiantes. Orientación inductiva de la teoría y forma de aplicarlas. Formación de grupos en los que cada uno explicara el significado de cada ley de Maxwell. Revisión de las investigaciones extra clase. Exposición oral por parte del docente. Supervisión de las actividades propuestas por el docente para hacerse fuera del aula. Socialización de las lecturas sugeridas. (Trabajo colaborativo). Investigación sobre el fenómeno del magnetismo, sus aplicaciones y sobre la ley de Biot-Savart en el Libro de Física II de Serway y en internet bajo los nombres MAGNETISMO; LEY DE BIOT-SAVART, APLICACIONES INDUSTRIALES DEL MAGNETISMO. Consulta en Internet bajo el nombre de HISTERESIS MAGNETICA Y SU RELACION CON LAS APLICACIONES INDUSTRIALES. Investigación sobre la aplicación de la ley de inducción en motores y transformadores. Consulta sobre las leyes de Maxwell Lectura comprensiva y resolución de ejercicios de la guía-taller No 3 sobre Magnetismo y leyes de Maxwell. Consulta de ejercicios en tutoría. Desarrollo de talleres con apoyo en guía docente. ESTRATEGIAS DE ENSEÑANZA La metodología será plural y tratará de combinar múltiples estrategias de enseñanza con una diversificación de las tareas dirigidas al aprendizaje. Las clases teóricas expositivas. Revisión del trabajo extra-clase El desarrollo de problemas en grupos o en forma individual en clase. Las clases prácticas de aula y fuera de ella. (Tutorías, asistencia a laboratorio) Guías de ejercicios y de profundización. Talleres evaluativos, quices, evaluaciones escritas individuales ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Se promoverán estrategias básicas de aprendizaje como: la comprensión lectora; identificar y subrayar las ideas principales; hacer resúmenes; la expresión escrita y oral; estrategias para relacionar conceptos y facilitar su aplicación efectiva. Elaboración de un informe de lectura.

8 CRITERIOS INSTITUCIONALES DE EVALUACIÓN La evaluación se hará teniendo como referente los resultados de aprendizaje previstos en cada unidad y corte, los cuales serán comunicados a los estudiantes antes de valorar su desempeño. Se hará uso de diversas estrategias para recoger, como mínimo, tres evidencias de aprendizaje en cada uno de los tres cortes que establece el calendario académico semestral. Para garantizar un seguimiento efectivo del aprendizaje es necesario realizar una evaluación diagnóstica al comienzo del semestre con el fin de determinar los presaberes requeridos para iniciar el nuevo proceso de aprendizaje. Igualmente, se deben realizar evaluaciones periódicas para observar progresos en el aprendizaje de los estudiantes. Al finalizar casa corte se realizará una evaluación escrita (parcial) para evidenciar los aprendizajes esperados y certificarlos mediante una calificación (valoración cuantitativa) en una escala de 0.0 a 5.0. Parcial Trabajos Quiz Listas de chequeo INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN

9 BIBLIOGRAFÍA BIBLIOGRAFIA BÁSICA EDMINISTE, Joseph A. Teoría y Problemas en Electromagnetismo. McGraw Hill, COD 537.E24e. SERWAY R. Física Tomo II, Ed. 5 ta. Mc Graw Hill, COD 530.S492f SEARS y Zemansky, Física Universitaria II, Editorial Pearson, COD 530.S439f OHANIAN y Markert. Física para Ingeniería y Ciencias Vol. 2. Ed. 3 era. Mc Graw Hill. BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA HAYT William, Teoria Electromagnetic. Mc Graw Hill. COD 621.3H426t. RESNICK Holliday, Física tomo I y II. TIPPENS Paul E., Física, tomo I, II, Reverté, COD T595f ALVARENGA, Física General con experimentos sencillos. Harla, COD 530. A473f

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