Fecha de elaboración: Agosto de 2004 Fecha de última actualización: Julio de 2010

Transcripción

1 Programa elaborado por: PROGRAMA DE ESTUDIO CIRCUITOS ELÉCTRICOS Programa Educativo: Licenciatura de Física Área de Formación : Integral Profesional Horas teóricas: 3 Horas prácticas: 2 Total de Horas: 5 Total de créditos: 8 Clave: F1222 Tipo : Asignatura Carácter de la Optativa asignatura Ing. Juan Antonio López Morales Fecha de elaboración: Agosto de 2004 Fecha de última actualización: Julio de 2010 Seriación explícita Asignatura antecedente No Asignatura Subsecuente Seriación implícita Conocimientos previos: No Física Básica (Electromagnetismo) F1222 Circuitos Eléctricos 1/10

2 Presentación El estudio de los circuitos eléctricos es el fundamento base para entender el funcionamiento de los componentes electrónicos los cuales a su vez integran las computadoras actuales. El análisis de los circuitos eléctricos, es la herramienta para caracterizar la operación de los nuevos dispositivos electrónicos basado en el estudio físico matemático de los diferentes parámetros que se generan mediante la interconexión de estos. Por otra parte, el estudio de los circuitos eléctricos en el dominio de la frecuencia, es indispensable en el diseño de equipos para la transmisión de datos, teoría de control, maquinas eléctricas, sistemas digitales y otros. Objetivo General Introducir al estudiante en el estudio diseño y aplicación de los circuitos eléctricos que incluyan fuentes de voltajes, resistencias, capacitancias e inductancias basados en las leyes de la conservación de la energía la carga eléctrica así como en las leyes de Kirchhoff y Ohm. Que el estudiante sea capaz de analizar y medir variables propias de circuitos eléctricos en su respuesta natural y forzada. Competencias que se desarrollaran en esta asignatura Conocimientos Adquisición de los conocimientos básicos en circuitos eléctricos. Capacidad de analizar críticamente la información publicada en libros dedicados al estudio de estos temas. relacionados con este tema. de los circuitos eléctricos a la práctica profesional. Comprobar la teoría en el laboratorio utilizando los elementos y equipos apropiados. Habilidades: Trabajo en equipo. Para establecer semejanzas. Analogías y relaciones entre variables. F1222 Circuitos Eléctricos 2/10

3 Para formular preguntas e hipótesis. Para interpretar y elaborar modelos. Actitudes: Búsqueda de explicaciones racionales. Registrar, ordenar, analizar e interpretar la información. Abstracción e innovación. Compartir y discutir información Disciplina y hábito de estudio. Valores: Ética profesional Respeto. Responsabilidad. Honestidad. Competencias del perfil de egreso que apoya esta asignatura Diseñará experimentos, a partir del conocimiento de los fenómenos físicos para la solución de Aplicará en forma experta, técnicas experimentales conocidas para la solución de Conocerá los protocolos de funcionamiento de equipo especializado en diferentes ramas tecnológicas. Calibrará equipos para su uso correcto en diferentes aplicaciones. Evaluará y propondrá las áreas científicas de los planes y programas de estudio desde el nivel básico hasta licenciatura, para el mejoramiento de la calidad educativa. Impartirá docencia en los niveles básico y superior para mejorar la calidad de la educación. Escenario de aprendizaje F1222 Circuitos Eléctricos 3/10

4 Salón de clases, laboratorio, biblioteca, sala de cómputo, trabajo de campo, conferencias. Perfil sugerido del docente Ideal: Dr. en Física, Dr. en Ingeniería Eléctrica, Licenciado en Ciencias Física. Sugerido: Licenciado en Física o Ingeniero Electricista, Ingeniero en Electrónica con alta experiencia docente en esta área. Contenido Temático Unidad No. 1 DEFINICIONES, LEYES EXPERIMENTALES Y EJERCICIOS SIMPLES Objetivo particular Que el alumno comprenda y aplique los principios básicos y leyes experimentales de los circuitos eléctricos de CD así como de las magnitudes y unidades de las cantidades físicas que se utilizarán. Hrs. estimadas 16 Temas 1.1.-Sistemas de unidades Carga, corriente, voltaje y potencia Tipos de circuitos y elementos simples Ley de Ohm Leyes de Kirchhoff Divisor de voltaje y de Resultados del aprendizaje 1.-Abstracción de un Circuito eléctrico (CE). 2.-Introducir los conceptos básicos de CE y su relación con la computación de manera integral, para motivar al alumno a pensar en los Sugerencias didácticas GENERAL 1.- Indicar a los estudiantes las habilidades que la materia fortalecerá su perfil de egreso. 2.- Diagnostico para determinar el grado de habilidades que posee el Estrategias y criterios de evaluación participación en clases elaboración de mapas conceptuales reportes de lectura (resúmenes) exposición del alumnos (debates ) trabajo grupal F1222 Circuitos Eléctricos 4/10

5 corriente Prácticas Arreglos de fuentes de voltaje y corriente Simulación de circuitos mediante software conceptos básicos en el contexto de aplicaciones reales. 3.-Resolución de problemas de CE. 4.-Capacidad para aplicar las leyes fundamentales de la física en el análisis de CE. 5-Conocer los software de simulación de CE. estudiante y que son necesarias para el curso. 3.- Diagnostico para determinar las formas de aprendizaje de los estudiantes y que serán tomadas para rediseñar las estrategias de aprendizaje. 4.- El proceso educativo estará basado en: Aprender a aprender, aprender a hacer y aprender a ser. PARTICULARES DEL TEMA. 1.- Exposición del profesor y de estudiantes 2.- Lectura de literatura relacionada con los diferentes tipos de CE y las variables físicas relacionadas con ellos. 3.- Realización de prácticas de laboratorio. 4.- Realización de 5.- Trabajo en equipo. 6.- Elaboración de mapas conceptuales. - Prácticas en el laboratorio examen parcial F1222 Circuitos Eléctricos 5/10

6 Unidad No. 2 ANÁLISIS DE CIRCUITOS DE CORRIENTE DIRECTA Objetivo particular El estudiante aprenderá métodos para la solución de circuitos de corriente directa para simplificar el análisis de circuitos complejos encontrando las intensidades de la corriente así como su sentido de circulación en cada una de aquellas ramas y su caída de tensión en cada uno de los componentes. Hrs. estimadas 16 Temas Análisis de circuitos por el método de las tensiones en los nodos Análisis de circuitos por el método de las corrientes de mallas 2,3.- Linealidad y Superposición Teoremas de Thevenin y Norton 2.5.-Simulación de circuitos mediante software Prácticas Resultados del aprendizaje 1.-Abstraer las técnicas de análisis de circuitos. 2.- Desarrollo del pensamiento Crítico en las técnicas de análisis de CE. 3.- Desarrollo de la capacidad o heurística para seleccionar y aplicar la técnica de análisis optima a un CE. 4.- Resolución de 5.- Simulación de CE por software. 6.- Desarrollo del pensamiento práctico para la implementación Sugerencias didácticas 1.- Exposición del profesor y de estudiantes 2.- Lectura de literatura relacionada con las técnicas de análisis de CE y la simulación de CE mediante software. 3.- Realización de prácticas de laboratorio. 4.- Realización de 5.- Trabajo en equipo. 6.- Elaboración de mapas conceptuales. Estrategias y criterios de evaluación participación en clases elaboración de mapas conceptuales reportes de lectura (resúmenes) exposición del alumnos (debates ) trabajo grupal - Prácticas en el laboratorio examen parcial F1222 Circuitos Eléctricos 6/10

7 de las técnicas de análisis. Unidad No. 3 INDUCTANCIA Y CAPACITANCIA Objetivo particular Describir el fenómeno de la inducción magnética y algunas consecuencias prácticas así como describir el efecto conocido como autoinducción. Describir el fenómeno de almacenamiento de la energía y las consecuencias prácticas en estos dispositivos. Hrs. estimadas 16 Temas Definición de inductancia Relaciones matemáticas del inductor Definición del capacitor Relaciones matemáticas del capacitor Arreglos RL y RC sin fuentes Aplicación de la función de excitación escalón unitario Arreglos RLC Prácticas Resultados del aprendizaje 1.-Abstraer los elementos Capacitor e Inductor. 2.-Desarrollo de la capacidad de relacionar el efecto inductivo y capacitivo con las expresiones matemáticas que las relacionan con tensiones y corrientes. 3.-Desarrollo del pensamiento práctico en comprobar la teoría de los CE mediante el desarrollo de estos en Sugerencias didácticas 1.- Exposición del profesor y de estudiantes 2.- Lectura de literatura relacionada con el capacitor y el inductor y sus relaciones matemáticas con las variables físicas de voltaje y corriente. 3.- Realización de prácticas de laboratorio y simulación por software. 4.- Realización de 5.- Trabajo en equipo. Estrategias y criterios de evaluación participación en clases elaboración de mapas conceptuales reportes de lectura (resúmenes) exposición del alumnos (debates ) trabajo grupal - Prácticas de laboratorio examen parcial F1222 Circuitos Eléctricos 7/10

8 los laboratorios. 4.- Desarrollar la capacidad de aplicar técnicas de análisis en la simplificación y resolución de 5.- Simulación de CE que contengan capacitores e inductancias con software de simulación. 6.-Desarrollo del pensamiento Crítico en la interpretación de resultados en las prácticas de laboratorio. 7.- Resolución de Problemas. 6.- Elaboración de mapas conceptuales. Unidad No. 4 FUNCIÓN DE EXCITACIÓN SENOIDAL Y FASORES Objetivo particular Describir la respuesta de un circuito RC, RL y RLC a una excitación senoidal, observando la linealidad con la que responden estos elementos. Hrs. estimadas 16 Temas Características de las ondas senoidales Tensiones e Resultados del aprendizaje 1.- Abstraer voltajes senoidales y ángulo de fase. Sugerencias didácticas 1.- Exposición del profesor y de estudiantes 2.- Lectura de literatura Estrategias y criterios de evaluación participación en clases elaboración de mapas conceptuales F1222 Circuitos Eléctricos 8/10

9 intensidades senoidales y ángulo de fase Función de excitación compleja Concepto de Fasor Relaciones Fasoriales para R, L, C Impedancia Simulación mediante 2.-Abstraer el modelo de fasor. 3.-Desarrollo del pensamiento crítico. 4.- Resolución de relacionada con las tensiones y fasores así como las variables físicas relacionadas con estos. 3.- Realización de prácticas de laboratorio y simulación por software. 4.- Realización de 5.- Trabajo en equipo. 6.- Elaboración de mapas conceptuales. reportes de lectura (resúmenes) exposición del alumnos (debates ) trabajo grupal - Prácticas de laboratorio examen parcial Unidad No. 5 RESPUESTAS EN FRECUENCIA Objetivo particular Describir el comportamiento de un circuito, cuando la frecuencia de la señal aplicada cambia Hrs. estimadas 16 Temas 5.1.-Resonancia en serie y en paralelo Factor de calidad en circuitos resonantes Resultados del aprendizaje 1.-Desarrollar la capacidad de abstraer la resonancia y el factor de calidad en los sistemas eléctricos. 2.-Desarrollar el conocimiento y la habilidad para elaborar los Sugerencias didácticas 1.- Exposición del profesor y de estudiantes 2.- Lectura de literatura relacionada con la resonancia, las variables físicas relacionadas con estos, factor de calidad y Estrategias y criterios de evaluación participación en clases elaboración de mapas conceptuales reportes de lectura (resúmenes) exposición del alumnos (debates ) F1222 Circuitos Eléctricos 9/10

10 serie y paralelo 5.3.-Diagrama de Bode 5.4.-Prácticas diagramas de Bode Gráficos de Bode. 3.- Realización de prácticas de laboratorio y simulación por software. 4.- Realización de 5.- Trabajo en equipo. 6.- Elaboración de mapas conceptuales. trabajo grupal - Prácticas de laboratorio examen parcial Bibliografía básica 1.- Boylestad R. L. (2008). Análisis Introductorio de circuitos: Décima Edición. Pearson Educación 2.- Johnson D., Hilburn J. L., Johnson J. R. (2007). Analisis Básico de Circuitos Eléctricos: Sexta Edición. Prentice. 3.- Hayt, Kemmerly. (2002). Análisis de Circuitos en Ingeniería: Prentice 4.- Edwinstor J. A. (2007). Circuitos Eléctricos: Mc Graw Hill. Bibliografía complementaria 1.- Serwey R. A. (2004). Física Tomo II: 2.- Miller W. C., Robbin A. H. (2000). Circuit Analysis Theory and Practice: Mc Graw Hill. F1222 Circuitos Eléctricos 10/10