CONTENIDOS (Unidades, Temas y Subtemas) I. CARGA Y CAMPO ELÉCTRICOS. 1.1 Cargas eléctricas y sus 1.2 Ley de Coulomb. 1.3 Campo eléctrico y fuerza

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1 DES: Ingeniería Programa(s) Educativo(s): Ingeniería Física e Ingeniería Matemática Tipo de materia: Obligatoria UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIHUAHUA Clave de la materia: CS304 Clave: 08MSU0017H Semestre: 3 Área en plan de estudios: Básica Créditos 5 Total de horas por semana: Teoría:4 Práctica FACULTAD INGENIERÍA Taller: Clave: 08USU4053W Laboratorio:1 PROGRAMA DEL CURSO: Prácticas complementarias: FISICA GENERAL III Trabajo extra clase: Total de horas semestre: 80 Fecha de actualización: 14/01/2008 Clave y Materia requisito: CS204 Propósitos del Curso: En este curso el estudiante define, identifica, describe, interpreta y resuelve ejercicios y problemas, y aplica conceptos y principios de electrostática, electrodinámica, magnetostática, magnetodinámica, circuitos DC y AC y ondas electromagnéticas a problemas de Ingeniería. Al final del curso el estudiante será capaz de: Aplicar los principios del Electromagnetismoo a problemas de Ingeniería Modelar y resolver circuitos R-L, R-C, L-C y R-L-C tanto AC como DC. Describir cualitativa y cuantitativamente las ondas electromagnéticas y sus propiedades. COMPETENCIAS Para todas las unidades: Ciencias Básicas de la Ingeniería. Ciencias de la Ingeniería Física y Matemática. Uso de Información. Solución de Problemas. Trabajo en equipo. CONTENIDOS (Unidades, Temas y Subtemas) I. CARGA Y CAMPO ELÉCTRICOS. 1.1 Cargas eléctricas y sus 1.2 Ley de Coulomb. 1.3 Campo eléctrico y fuerza propiedades. as eléctricas. 1.4 Líneas de campo eléctrico. 1.5 Dipolos eléctricos. II LEY DE GAUSS 2.1 Carga y flujo eléctrico. 2.2 Ley de Gauss. 2.3 Aplicaciones de la Ley de Gauss. 2.4 Cargas en conductores. RESULTADOS DE APRENDIZAJE (Por Unidad) Define el concepto de carga eléctrica. Identifica y aplica la ley de Coulomb así como las fuerzas debidas a los dipolos eléctricos. Identifica y aplica la ley de Gauss en varias geometrías de conductores eléctricos. 1

2 III POTENCIAL ELÉCTRICO. 3.1 Energía potencial eléctrica. 3.2 Potencial eléctrico. 3.3 Superficies equipotenciales. 3.4 Gradiente de potencial. 3.5 Aplicaciones de la Electrostática: El experimento de Millikan El generador de Van der Graff El precipitador electrostático erografía e impresoras láser. Describe los conceptos de energía, potencial y gradientes de potencial. Calcula el potencial eléctrico para diferentes geometrías de conductores eléctricos. Describe diferentes aplicaciones electrostáticas. IV.CAPACITANCIA Y DIELÉCTRICOS 4.1 Capacitores y capacitancia. 4.2 Capacitores en serie y en paralelo. 4.3 Energía almacenada en capacitores y energía de campo eléctrico. 4.4 Dieléctricos. 4.5 Dipolo eléctrico en un campo eléctrico. 4.6 Modelo molecular de la carga inducida. 4.7 La Ley de Gauss en los dieléctricos. Define el concepto de capacitancia y describe los capacitores. Calcula la capacitancia equivalente de capacitores en serie y en paralelo. Calcula la carga y la energía en los capacitores. Define el concepto de dieléctrico y su influencia en la capacitancia de un capacitor. V CORRIENTE, RESISTENCIA Y FUERZA Define el concepto de corriente ELECTROMOTRIZ. eléctrica y su relación con la carga. Define y calcula resistencia, 5.1 Corriente eléctrica. resistividad y Ley de Ohm. 5.2 Resistividad y resistencia. Define el concepto de fuerza 5.3 Fuerza electromotriz y circuitos resistivos. electromotriz y resistencia interna. 5.4 Energía y potencia en circuitos eléctricos. Define y calcula energía y potencia eléctrica VI CIRCUITOS DE F.E.M. CONSTANTE 6.1 Resistencias en serie y en paralelo. 6.2 Leyes de Kirchoff. 6.3 Circuitos RC. 6.4 Sistemas de distribución de energía eléctrica. Calcula las resistencias equivalentes en serie y en paralelo. Analiza y resuelve circuitos resistivos Define y aplica las leyes de mallas y nodos de Kirchoff. Analiza y resuelve circuitos RC. Analiza y calcula sistemas básicos de distribución de energía. VII CAMPO Y FUERZA MAGNÉTICOS. Define el concepto y tipos de magnetismo. 7.1 Magnetismo. Define y calcula campo y fuerza 7.2 Campo magnético y fuerza magnética. magnéticos. 7.3 Flujo magnético y Ley de Gauss del Define el flujo magnético y la Ley de magnetismo. Gauss del magnetismo. 7.4 Movimiento de partículas con carga en un Calcula el flujo magnético para campo magnético. diferentes casos de conductores. 7.5 Fuerza magnética sobre un conductor con Calcula el momento de torsión corriente magnético de una bobina con 7.6 Torque sobre una espira con corriente en corriente. un campo magnético. Describe y utiliza el efecto Hall. 7.7 El efecto Hall. Describe varias aplicaciones de los 7.8 Aplicaciones de campos magnéticos. campos magnéticos Motor de CC Espectrómetro de masas El ciclotrón. 2

3 VIII FUENTES DE CAMPO MAGNÉTICO. 8.1 Campo magnético de una carga en movimiento. 8.2 Campo magnético de un elemento de corriente. 8.3 Campo magnético de un conductor recto con corriente. 8.4 Fuerza entre conductores paralelos. 8.5 Campo magnético de una espira con corriente. 8.6 Ley de Ampere y aplicaciones. 8.7 Magnetismo en la materia. Calcula los campos magnéticos de cargas en movimiento. Calcula campos magnéticos de corrientes en diferentes casos de conductores. Define la Ley de Ampere. Aplica la Ley de Ampere para el cálculo del campo magnético en diferentes tipos de conductores. Describe el efecto del magnetismo en la materia y los diferentes materiales magnéticos. I INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA. 9.1 Introducción a la inducción electromagnética. 9.2 Ley de Faraday. 9.3 Ley de Lenz. 9.4 Fuerza electromotriz de movimiento. 9.5 Campos eléctricos inducidos. 9.6 Generadores y motores. 9.7 Corrientes parásitas. 9.8 Ecuaciones de Maxwell. 9.9 Superconductividad. Describe diferentes experimentos de inducción. Define y aplica la Ley de Faraday para el cálculo de una FEM inducida tanto en magnitud como en dirección. Define la Ley de Lenz y su aplicación a la determinación del sentido de la corriente inducida. Calcula una FEM de movimiento. Calcula campos eléctricos inducidos. Describe las corrientes parásitas. Describe las Leyes de Maxwell. Aplica las leyes de Maxwell para el cálculo de corrientes de desplazamiento. Describe el concepto de superconductividad. INDUCTANCIA Inductancia mutua y autoinductancia Energía de campo magnético Circuitos R-L Circuitos L-C Circuitos R-L-C. Define y calcula la inductancia mutua. Define y calcula la autoinductancia y la FEM autoinducida. Calcula la energía almacenada en un inductor. Analiza y resuelve circuitos R-L, L-C y R-L-C. I. F.E.M. ALTERNA Fasores y FEM alterna Resistencia y reactancia Circuitos R-L-C con FEM alterna Potencia en circuitos con FEM alterna Resonancia en circuitos con FEM Alterna Transformadores. Define los conceptos de FEM alterna, reactancia e impedancia. Representa parámetros de circuitos AC mediante favores. Analiza y resuelve circuitos con FEM alternaa mediante favores y ecuaciones diferenciales. Define y calcula la potencia de un circuito de CA. Define y calcula la frecuencia de resonancia de un circuito AC. Describe el funcionamiento de un transformador y calcula sus parámetros V-I. 3

4 Relaciona las ecuaciones de II. ONDAS ELECTROMAGNETICAS. Maxwell con la ecuación de onda. Describe cualitativa y 12.1 Ecuaciones de Maxwell y Ondas cuantitativamente las ondas Electromagnéticas. electromagnéticas planas, 12.2 Ondas Electromagnéticas Planas. sinusoidaless y su interacción con la 12.3 Ondas Electromagnéticas Sinusoidales. materia Energía y Cantidad de Movimiento de Calcula la energía de una onda las Ondas Electromagnéticas. electromagnética Ondas Electromagnéticas Estacionarias. Calcula la intensidad de una onda 12.6 Producción de Ondas Electromagnéticas estacionaria. por una Antena. Describe el espectro 12.7 El Espectro Electromagnético. electromagnético. 4

5 METODOLOGÍA 1. Para cada Unidad, se presenta una introducción por parte del maestro, utilizando un organizador previo temático. 2. Se entrega el material gráfico para su lectura Se diseña un cuestionario para el manejo de los contenidos y debe entregarse una copia al maestro al inicio de la clase, este producto se utiliza para la discusión de tema por equipo y para el resto del grupo. 3. La discusión y el análisis se propicia a partir del planteamiento de una situación problemática, dónde el estudiante aporte alternativas de solución o resolver un ejercicio dónde aplique conceptos ya analizados. 4. Se complementa cada tema de unidad con la utilización de los paquetes computacionales de simulación tales como Simfis, Matlab, Matemática y otros. 5. Se programan prácticas de laboratorio para cada tema. Métodos Estrategias Centrado en la tarea Trabajo de equipo en la elaboración de tareas, planeación, organización, cooperación en la obtención de un producto para presentar en clase. Inductivo Observación Comparación Experimentación Deductivo Aplicación Comprobación Demostración Sintético Recapitulación Definición Resumen Esquemas Modelos matemáticos Conclusión Técnicas Lectura Lectura comentada Expositiva Debate dirigido Diálogo simultáneo Material de Apoyo didáctico: Recursos Manual de Instrucción Prácticas de laboratorioo Materiales gráficos: artículos, libros, diccionarios, etc. Cañón Rota folio Pizarrón, pintarrones Proyector de acetatos Modelos tridimensionales 5

6 EVIDENCIAS DE DESEMPEÑO Se entrega por escrito: Elaboración de resúmenes. Cuestionarios. Contenidos de exposiciones. Trabajos por escrito con estructura IDC (Introducción, desarrollo conclusión). Exámenes escritos. Producto de prácticas de laboratorio. CRITERIOS DE DESEMPEÑO Los resúmenes deberán abarcar la totalidad del contenido programado para dicha actividad. Los cuestionarios se reciben si están completamente contestados, no debe faltar pregunta sin responder. Las exposiciones deberán presentarse en un orden lógico. Introducción resaltando el objetivo a alcanzar, desarrollo temático, responder preguntas y aclarar dudas y finalmente concluir. Entregar actividad al grupo para evaluar el contenido expuesto. Los trabajos se reciben si cumplen con la estructura requerida, es muy importante reportar la s referencias bibliográficas al final en estilo APA. FUENTES DE INFORMACIÓN (Bibliografía/Lecturas por unidad) FÍSICA UNIVERSITARIA (11ª ED. VOL. 2.) Francis W. Sears; Mark W. Zemansky; Hugh D. Young; Roger A. Freedman Ed. Pearson Educación, México. FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA, VOL. II. Raymond A. Serway; John W. Jewett Jr. Ed. Internacional Thomson Editores., México. FUNDAMENTOS DE FÍSICA. (VERSIÓN AMPLIA DA) 2ª ED. David Halliday & Robert Resnick Ed. CECSA EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES (Criterios e instrumentos) Se toma en cuenta para integrar calificaciones parciales: 3 exámenes parciales escritos donde se evalúa conocimientos, comprensión y aplicación. Con un valor del 30%, 30% y 40% respectivamente La acreditación del curso se integra: Exámenes parciales: 70% Laboratorios y/o prácticas: 20% Cuestionarios, resúmenes, participación en exposiciones, discusión individual, por equipo y grupal 10%. Asistencia: 0% Nota: para acreditar el curso se deberá tener calificación aprobatoria tanto en la teoría como en las prácticas. La calificación mínima aprobatoria será de 6.0 FISICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA. VOL. II. P. Fishbane, S. Gasiorowicz, S. Thornton Ed. Prentice-Hall Hispanoamericana. 6

7 Cronograma del Avance Programático S e m a n a s Unidades de aprendizaje I. Carga y Campo Eléctrico II. Ley de Gauss. III. Potencial Eléctrico. IV. Capacitancia y Dieléctricos. V. Corriente, Resistencia y FEM. VI. Circuitos con FEM Constante. VII. Campo y Fuerzas Magnéticas. VIII. Fuentes de Campo Magnético. I. Inducción Electromagnética.. Inductancia I. FEM Alterna. II. Ondas Electromagnéticas 7