BREVE DESCRIPCIOÓ N DE CONTENIDOS

Transcripción

1 BREVE DESCRIPCIOÓ N DE CONTENIDOS Esta asignatura de vital importancia en las carreras de Ingeniería, las cuales incluyen en sus planes de estudio asignaturas que requieren como base de conocimientos generales el dominio y manejo de leyes fundamentales de la Electricidad y el Magnetismo, como lo son: Teoría de Circuitos y Campos Electromagnéticos, entre otras. Por lo tanto, se hace imprescindible que los facilitadores de la educación universitaria, desarrollen en el estudiante las competencias fundamentales para un adecuado manejo de los campos eléctrico y magnético, sus fundamentos teóricos, sus conceptualizaciones, sus fuentes, sus características y el análisis de la realidad de los mismos, que le permitan involucrarse en el futuro, con las herramientas, aplicaciones y técnicas de análisis y diseño de los elementos, circuitos y sistemas computacionales. El curso de electricidad y magnetismo está estructurado en cuatro módulos y prácticas de laboratorios de una forma lógica. El primer módulo presenta las leyes de la electrostática y sus efectos, así como el concepto de campo eléctrico y su efecto con varias partículas cargadas, introduciendo después la ley de Gauss como procedimiento alterno para calcular campos eléctricos y por último el concepto de energía que es de gran valor para el estudio de la electricidad. El segundo módulo en el que se tratara de elementos simples de circuitos y que son de gran importancia con analogías geológicas tanto en modelajes como en la prospección de campo. El tercer módulo en que se trata de campos magnéticos y fuerzas magnéticas es de suma importancia para la concepción que debe tener el ingeniero de las variaciones que tiene la tierra en su campo magnético. El cuarto módulo se presenta los efectos producidos por los campos magnéticos que varían con el transcurso del tiempo con el análisis de la Ley de Faraday para llevarnos hasta las leyes de Maxwell y sus aplicaciones.

2 COMPETENCIAS GENERALES Y ESPECIÍFICAS Generales CG. Capacidad para analizar. CG 2. Capacidad de organizar y planificar. CG 3. Capacidad para el razonamiento crítico. CG 4. Habilidades para recuperar y analizar información desde diferentes fuentes. CG 5. Capacidad para la solución de problemas. Específicas CE. Utiliza la metodología científica en la solución de problemas físicos, con miras a desarrollar en el estudiante la capacidad de razonamiento científico y espíritu crítico. CE 2. Proporciona a los futuros ingenieros las herramientas necesarias para la elaboración y utilización de modelos físicos en la interpretación y manejo de eventos naturales. CE 3. Comprende los principios fundamentales de electricidad y magnetismo. CE 4. Comprende las interacciones electromagnéticas de la materia y su relación con los campos electromagnéticos conservativos y no conservativos. CE 5. Aplica los principios fundamentales de electricidad y magnetismo en el análisis de fenómenos físicos, enfatizando en su utilidad en su futura vida profesional. 2

3 TEMARIO DETALLADO DE LA ASIGNATURA Módulo : CARGA, INTERACCIONES ELÉCTRICAS Y CAMPO ELÉCTRICO (3 Semanas).. Carga Eléctrica y Campo Eléctrico... Carga eléctrica..2. Conductores y aislantes..3. Ley de Coulomb..4. Campo Eléctrico y fuerzas eléctricas..5. Líneas de campo eléctrico.2. Ley de Gauss.2.. Carga y flujo eléctrico.2.2. Cálculo del flujo eléctrico.2.3. Ley de Gauss.2.4. Aplicaciones de la ley de Gauss Módulo 2: POTENCIAL ELÉCTRICO, CAPACITANCIA Y DIELÉCTRICOS (3 Semanas) 2.. Energía y potencial 2... Energía para mover una carga puntual en un campo eléctrico La integral de línea Definición de diferencia de potencial y potencial El campo de potencial de una carga puntual El campo de potencial de un sistema de cargas: propiedad conservativa Gradiente de potencial El dipolo Densidad de energía en el campo electrostático 2.2. Dieléctricos y capacitancia Naturaleza de los materiales dieléctricos El capacitor básico Tipos de capacitores Capacitores en serie Capacitores en paralelo Capacitores en circuitos de CD Capacitores en circuitos de CA Aplicaciones de los capacitores Módulo 3: RESISTENCIA, RESISTIVIDAD Y CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA (3 Semanas) 3.. Voltaje, corriente y resistencia 3... Estructura atómica Carga eléctrica Voltaje, corriente y resistencia Fuentes de voltaje y de corriente Resistores Mediciones de circuito básicas 3

4 3.2. Leyes básicas Ley de Ohm Nodos, ramas y lazos Leyes de Kirchhoff Resistores en serie y división de tensión Resistores en paralelo y división de corriente Sistemas de iluminación Diseño de medidores de cd 3.3. Circuitos de primer orden Circuitos RC sin fuente Módulo 4: CAMPO MAGNETICO (3 Semanas) 4.. Magnetismo y electromagnetismo 4... El campo magnético Electromagnetismo Dispositivos electromagnéticos Inducción electromagnética Aplicaciones de la inducción electromagnética 4

5 BIBLIOGRAFIÍA Fundamental: Módulo entregado por el profesor Alternativa:. Sears, F., Zemansky, M. et al, Física Universitaria, Volumen 2. Edit. Pearson Educación, México, Decimotercera Edición, William H. Hayt et al, Teoría electromagnética, Mc Graw Hill, México, Séptima edición, Thomas L. Floyd, Principios de circuitos eléctricos, Pearson Educación, México, Octava edición, Bauer Wolfgang, et al, Física para ingeniería y ciencias con física moderna, Volumen 2, Mc Graw Hill, México, Serway Raymond, et al, Physics for Scientists and engineers with modern physics, Brooks/Cole Cengage Learning, Ninth Edition, 204 METODOLOGIÍA DOCENTE Videos: Estos serán vistos y estudiados por los estudiantes de manera individual para así dar inicio a un nuevo tema de clases. Clases de teoría: Sesiones para todo el grupo de alumnos en las que se explicarán, por parte del profesor, los contenidos teóricos fundamentales y su importancia en el contexto de la materia. Laboratorios: Sesiones para todo el grupo de alumnos en las que éstos realizarán, en forma individual, prácticas de laboratorio sencillas relacionadas con el tema estudiado. SISTEMA DE EVALUACIOÓ N Asistencia 5 % Tareas (TI- Individuales, TG - Grupales) 5 % Videos 5 % Cuaderno de trabajo 0 % Resumen del Tema a tratar 5% Laboratorios 5 % Parciales 20 % Proyectos 5% Resúmenes 5% Final 20 % 5

6 PROGRAMA DE ACTIVIDADES Semana Fecha Mód/Lab. Lecturas Videos Proyecto Tareas Parciales 2 3 Lunes 4 Martes 5 Jueves 7 Lunes Martes 2 Jueves 4 2 Lunes 8 Martes 9 Jueves 2 3 # Entrega # Ejercicio Entrega (pág ) /06/ (pág. Proyecto Circuito con LED y Arduino 2.2, 2.3, 2.4, 2.9, /06/ ). Materiales, equipos e instrumentos de medida en los laboratorios de electricidad. Tarjeta de adquisición automática de datos (Arduino Card) y sensores (pág ) (pág ) 29 /06/208 Proyecto Circuito con LED y Arduino 2.28, 2.30, 2.3, 2.33, , 22.2, 22.4, 22.5,22.6 4/06/208 8/06/208 Potencial Eléctrico y Líneas Equipotenciales. Condensadores en serie y paralelo. Condensador de placas planas y paralelas.2.3 (pág ).2.4 (pág. 736) Proyecto Circuito con LED y Arduino 22.8, 22.0, 22.,22. 2, , 22.7,22. 2/06/208 25/06/208 9, 22.2 Características I-V (conductor, diodo y lámpara incandescente) uso de la placa Arduino 4 Lunes 25 Martes 26 Jueves , 2..2, 2..3(pág. 8-89) ,2.. 5,2..6,2..7, 2..8 (pág /06/208 Proyecto Circuito con LED y Arduino 0) Resistencia y resistividad eléctrica en los materiales Proyecto 4., 4.2, 4.3, 4.5, /06/208 Teórico 4.2, 4.4, 4.5, 4.2, /06/208 5 Lunes ,2.2. 2, 2.2.3, (pág ) Proyecto 2 6., 6.3,, 9,22 03/07/208 6

7 Martes (pág ) 25, 26, 27, 28, 29 05/07/208 Jueves 5 5 Variación de R con T metales, aleaciones metálicas y semiconductores (NTC) 6 Lunes 9 2 Martes , (pág ) Proyecto 2 30, 3, 32, 42, 44 0/07/ (pág ) 2/07/208 Jueves 2 6 Reglas de Kirchhoff 7 Lunes ,3.. 2, 3..3, 3..4, 3..5, 3..6, 3-2. (pág. 7-55, 26-30) 3 6/07/208 Proyecto , Martes (pág ) Jueves 9 7 Circuitos RC uso de la placa Arduino, 9, 20, 34, 40 2., 2.3, 2.5, 2.6, 2.7, 7/07/208 Práctico 9/07/208 8 Lunes 23 Martes 24 Jueves , (pág ) (pág ) 32 23/07/208 Proyecto 2 2.9, 2.0, 2., 2.26, , 2.3, 2.32, 2.34, 24/07/208 26/07/ Campo magnético en conductores rectilíneos y solenoides (demostrando la relación entre la intensidad del campo con la distancia, la corriente y el número de espiras, utilizando la placa Arduino y un transductor Hall) Proyecto 2 9 Lunes , (pág ) 33 30/07/208 Proyecto 3 Martes (pág ) Jueves 2 9 Inducción electromagnética 2.58, 2.59, 2.60, /07/208 0 Lunes 6 4 Martes 7 4 Jueves , 4..2 (pág ) 4..3, 4..4 (pág ) 34 06/08/ /08/208 Proyecto 3, 2, 3, 6, 8 07/08/208 Teórico 2 0, 8, 9, 20, 2 0/08/208 Lunes (pág ) Martes 4 4 Práctica Jueves 6 Proyecto /08/208 24, 25 6/08/208 Practico 2 7

8 Laboratorios a desarrollar. Materiales, equipos e instrumentos de medida en los laboratorios de electricidad. Tarjeta de adquisición automática de datos (Arduino Card) y sensores 2. Potencial Eléctrico y Líneas Equipotenciales. Condensadores en serie y paralelo. Condensador de placas planas y paralelas 3. Características I-V (conductor, diodo y lámpara incandescente) uso de la placa Arduino 4. Resistencia y resistividad eléctrica en los materiales 5. Variación de R con T metales, aleaciones metálicas y semiconductores (NTC) 6. Reglas de Kirchhoff 7. Circuitos RC uso de la placa Arduino 8. Campo magnético en conductores rectilíneos y solenoides (demostrando la relación entre la intensidad del campo con la distancia, la corriente y el número de espiras, utilizando la placa Arduino y un transductor Hall) 9. Inducción electromagnética Observaciones Todas las tareas deben ser entregadas en formato manual. La fecha de entrega de las tareas individuales es la que está en el documento hasta un () minuto antes de ingresar a la hora de clases correspondiente al día. Los resúmenes de los temas a tratar se entregan de manera manual en la carpeta de cada uno de los estudiantes. La fecha de entrega será el día de inicio de dicho tema. Una vez visto los videos debe presentarse un resumen que describa la temática a tratar en el mismo; la fecha de entrega será la clase siguiente a la fecha de asignación. Este resumen debe ser posteado en la carpeta en formato manual. 8