A) Nombre del Curso. B) Datos básicos del curso. C) Objetivos del curso. Circuitos eléctricos. Horas trabajo adicional estudiante

Transcripción

1 A) Nombre del Curso Circuitos eléctricos B) Datos básicos del curso Semestre Horas de teoría por semana Horas de práctica por semana Horas trabajo adicional estudiante Créditos III C) Objetivos del curso Objetivos generales Al finalizar el curso el estudiante será capaz de: Proporcionar las herramientas para analizar circuitos eléctricos y mostrar la importancia de los circuitos eléctricos en el desarrollo de la carrera. Contribuir al conocimiento del uso de aparatos de medición de señales eléctricas. Objetivos específicos Unidades 1. DEFINICIONES, UNIDADES Y CIRCUITOS SIMPLES Objetivo específico a) Conocer y manejar el sistema de unidades relacionadas con variables eléctricas. b) Analizar circuitos eléctricos básicos con la ley de Ohm calculando valores de resistencia, corriente y voltaje. c) Analizar circuitos resistivos mediante las leyes de Kirchhoff. d) Manejar diferentes configuraciones de circuitos resistivos. 2. TÉCNICAS PARA EL ANALISIS DE CIRCUITOS. a) Utilizar eficientemente los métodos de análisis de circuitos eléctricos tales como mallas y nodos. b) Utilizar los conceptos de linealidad y superposición para resolver problemas relacionados al análisis de circuitos eléctricos resistivos. c) Manejar transformaciones de fuentes para facilitar la resolución de los problemas de análisis. d) Simplificar el análisis de circuitos lineales mediante los teoremas de Thévenin y Norton. e) Emplear metodología gráfica para la simplificación de circuitos más complejos mediante teoría de árboles y análisis de nodos y mallas generalizadas. 36

2 3. INDUCTANCIA Y CAPACITANCIA a) Manejar el concepto de inductor y sus relaciones integrales. b) Manejar el concepto de capacitor y sus relaciones diferenciales. c) Identificar circuitos que contengan arreglos sencillos de capacitor-inductor. d) Utilizar el concepto de dualidad y linealidad para inductores y capacitares. 4. CIRCUITOS RL Y RC a) Analizar circuitos sencillos que contengan elementos resistivos e inductivos, teniendo en consideración las propiedades de la respuesta exponencial. b) Analizar circuitos generales que contengan elementos resistivos e inductivos. c) Analizar circuitos sencillos que contengan elementos resistivos y capacitivos, teniendo en consideración la fuente de excitación escalón unitario. d) Analizar circuitos generales que contengan elementos resistivos e inductivos con excitación. e) Manejar el concepto de respuesta natural y forzada de un sistema. 5. CIRCUITO RLC a) Analizar circuitos con componentes resistivos, inductivos y capacitivos en paralelo sin fuentes. b) Analizar circuitos con componentes resistivos, inductivos y capacitivos en paralelo sobreamortiguado, subamortiguado y con amortiguación crítica. c) Analizar circuitos con componentes resistivos, inductivos y capacitivos en configuración serie sin fuentes. d) Solucionar problemas considerando la respuesta completa de un circuito RLC. 6. LA FUNCIÓN DE EXCITACIÓN SENOIDAL Y FASORES. a) Manejar el concepto y características de las ondas senoidales, así como la respuesta forzada de las funciones de excitación. b) Manejar el concepto de fasor y la función de excitación compleja. c) Relacionar las características fasoriales de los elementos resistivos, inductivos y capacitivos. d) Emplear los conceptos de impedancia y admitancia para simplificar el análisis de los circuitos. 37

3 7. LA RESPUESTA EN ESTADO SENOIDAL PERMANENTE. a) Utilizar las metodologías de nodos, mallas y lazos para el análisis y solución de circuitos con respuesta en estado senoidal permanente. b) Emplear los conceptos de superposición, transformaciones de fuentes y el teorema de Thévenin para la simplificación de los circuitos. c) Utilizar diagramas fasoriales y analizar la respuesta de los circuitos en el dominio de la frecuencia. 8. POTENCIA PROMEDIO Y VALORES RMS a) Manejar los conceptos y medir la potencia instantánea, la potencia promedio, los valores eficaces de la corriente y el voltaje. b) Calcular potencia aparente, factor de potencia y potencia compleja de circuitos eléctricos. Contribución al Perfil de Egreso Competencias a Desarrollar Este curso impacta en el perfil de egreso debido a que en este curso se toman conocimientos básicos necesarios para el desarrollo de nuevos conocimientos que el alumno obtendrá en cursos más avanzados del área de electrónica y eléctrica que el ingeniero en mecatrónica debe adquirir. Competencias Genéricas Competencias Profesionales Científico-Tecnológico Cognitiva Comunicación e información Elaboración de soluciones a problemas de mecatrónica. Elaboración de soluciones a problemas de automatización y control. D) Contenidos y métodos por unidades y temas Unidad 1 DEFINICIONES, UNIDADES Y CIRCUITOS SIMPLES Tema 1.1 Sistema de unidades Tema 1.2 Carga, corriente, voltaje y potencia. Tema 1.3 Tipos de circuitos y elementos de circuitos. Tema 1.4 Ley de Ohm. Tema 1.5 Leyes de Kirchhoff. 38

4 Tema 1.6 Análisis del circuito de un solo lazo. Tema 1.7 Análisis del circuito con un solo par de nodos. Tema 1.8 Arreglos de fuentes y resistencias. Tema 1.9 Divisores de voltaje y de corriente. UNIDAD ACADÉMICA MULTIDISCIPLINARIA ZONA MEDIA Unidad 2 TÉCNICAS PARA EL ANALISIS DE CIRCUITOS Tema 2.1 Análisis de nodos Tema 2.2 Análisis de mallas Tema 2.3 Linealidad y superposición Tema 2.4 Transformaciones de fuentes Tema 2.5 Teoremas de Thévenin y Norton Tema 2.6 Árboles y análisis general de nodos Tema 2.7 Eslabones y análisis de lazos 39

5 Unidad 3 INDUCTANCIA Y CAPACITANCIA Tema 3.1 El inductor Tema 3.2 Relaciones integrales para el inductor Tema 3.3 El capacitor Tema 3.4 Arreglos de inductancias y capacitancia Tema 3.5 Dualidad Tema 3.6 Linealidad para inductores y capacitancias solución de problemas y tareas de parte de los alumnos tienen la finalidad de ampliar y profundizar los temas y tópicos del curso Unidad 4 CIRCUITOS RL Y RC Tema 4.1 El circuito RL simple Tema 4.2 Propiedades de la respuesta exponencial Tema 4.3 Un circuito RL más general Tema 4.4 El circuito RC simple Tema 4.5 Un circuito RC más general Tema 4.6 La fuente de excitación escalón unitario Tema 4.7 El circuito RL con excitación Tema 4.8 La respuesta natural y forzada Tema 4.9 Circuitos RL Tema 4.10 Circuitos RC 40

6 Unidad 5 CIRCUITO RLC Tema 5.1 El circuito RLC en paralelo sin fuentes Tema 5.2 El circuito RLC en paralelo sobreamortiguado Tema 5.3 Amortiguamiento crítico Tema 5.4 El circuito RLC en paralelo subamortiguado Tema 5.5 El circuito RLC en serie sin fuentes Tema 5.6 La respuesta completa del circuito RLC Unidad 6 LA FUNCIÓN DE EXCITACIÓN SENOIDAL Y FASORES Tema 6.1 Características de las senoidales Tema 6.2 Respuesta forzada a las funciones de excitación Tema 6.3 El fasor Tema 6.4 La función de excitación compleja 41

7 Tema 6.5 Relaciones fasoriales para R, L y C Tema 6.6 Impedancia y admitancia UNIDAD ACADÉMICA MULTIDISCIPLINARIA ZONA MEDIA Unidad 7 LA RESPUESTA EN ESTADO SENOIDAL PERMANENTE Tema 7.1 Análisis de nodos, mallas y lazos Tema 7.2 Superposición, transformaciones de fuentes y el teorema de Thévenin Tema 7.3 Diagramas Fasoriales Tema 7.4 La respuesta como función de la frecuencia Tema 7.5 Relaciones fasoriales para R, L y C Tema 7.6 Impedancia y admitancia Unidad 8 POTENCIA PROMEDIO Y VALORES RMS Tema 8.1 Potencia instantánea 42

8 Tema 8.2 Potencia promedio Tema 8.3 Valores eficaces de la corriente y el voltaje Tema 8.4 Potencia aparente y factor de potencia Tema 8.5 Potencia compleja E) Estrategias de enseñanza y La solución de ejercicios y problemas se utilizará como elemento central para reafirmar, adquirir y manejar la información, así como para la aplicación y transferencia del conocimiento. La enseñanza basada en el uso de nuevas tecnologías de información tiene como objetivo incorporar al alumno al uso de herramientas actuales que le permitan una mejor inserción en el ámbito profesional. Por otro lado, se pretende que el profesor aplique, siempre que sea prudente, otros enfoques didácticos como el trabajo en equipo, el basado en problemas y el basado en proyectos, todo esto con el fin de fomentar el significativo. F) Evaluación y acreditación Elaboración y/o presentación de: Periodicidad Abarca Ponderación Primer examen parcial departamental y evaluación del desarrollo de las competencias a través de las evidencias de desempeño Segundo examen parcial departamental y evaluación del desarrollo de las competencias a través de las evidencias de desempeño 4 semanas ( Programado ) 4 semanas ( Programado ) El contenido de 16 sesiones de una hora El contenido de 16 sesiones de una hora 20% 20% Tercer examen parcial departamental y evaluación del desarrollo de las competencias a través de las evidencias de desempeño 4 semanas ( Programado ) El contenido de 16 sesiones de una hora 20% 43

9 Cuarto examen parcial departamental y evaluación del desarrollo de las competencias a través de las evidencias de desempeño 4 semanas ( Programado ) El contenido de 16 sesiones de una hora 20% Actividad 1 Durante todo el Asistencia a Requisito curso clase Actividad 2 Proyecto Todo el curso 20% integrador TOTAL 100% Examen ordinario. Se evalúa como el promedio del total de evaluaciones parciales. Examen Extraordinario. Examen departamental en el que se evalúa todo el contenido del programa y las competencias que se desarrollan en el curso. Se hace necesaria la presentación del portafolio de evidencias como requisito para la presentación del examen. Examen a título. Examen departamental en el que se evalúa todo el contenido del programa y las competencias que se desarrollan en el curso. Se hace necesaria la presentación del portafolio de evidencias como requisito para la presentación del examen. Examen de regularización. Examen departamental en el que se evalúa todo el contenido del programa y las competencias que se desarrollan en el curso. Se hace necesaria la presentación del portafolio de evidencias como requisito para la presentación del examen. Al terminar el curso El contenido del curso. El contenido del curso. El contenido del curso. El contenido del curso. 100% 100% 100% 100% G) Bibliografía y informáticos Textos básicos 1. Hayt - Kemmerly. Análisis de Circuitos en Ingeniería. McGraw-Hill. 7ª edición Irwin. Analisis Básico de Circuitos en Ingeniería. Prentice Hall. 6ª edición Textos complementarios 3. Robert Boylestad. Introducción al Análisis de Circuitos. Prentice Hall. 11a edición Laurence P. Huelsman. Teoría de Circuitos. Prentice Hall Richard Dorf. Circuitos Eléctricos. Alfaomega. 8ª edición Programas de simulación electrónica. 1.- PSIM. 2.- MATLAB. 44

10 3.- PSPICE. 4. MULTISIM. Programas de simulación matemática. 1.- MAPLE 2.- MATLAB 3.- MATHEMATICA 4.- MATHCAD Sitios de Internet