Guía Docente 2015/16

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1 Guía Docente 2015/16 Física II Physics II Grado en Ingeniería en Sistemas de Telecomunicación Presencial 20/11/ :37 Universidad Católica San Antonio de Murcia Tlf: (+34)

2 Índice Física II...3 Breve descripción de la asignatura...3 Requisitos previos...3 Objetivos...3 Competencias...4 Metodología...5 Temario...5 Relación con otras materias...8 Sistema de evaluación...8 Bibliografía...9 Web relacionadas...9 Recomendaciones para el estudio Materiales didácticos Tutorías

3 Física II Módulo: Formación Básica. Materia: Fundamentos Físicos. Carácter: Formación Básica. Nº de créditos: 6.0 ECTS. Unidad Temporal: 1 er curso 2 o semestre. Profesor/a de la asignatura: Pedro Castrillo Romón pcastrillo@ucam.edu Horario de atención a los alumnos/as: lunes, de 9.30 h a h. Profesor coordinador de curso: Francisco. J. Martínez Albaladejo Profesor coordinador de módulo: José Francisco Castejón Mochón Breve descripción de la asignatura Esta asignatura cubre el estudio de los campos eléctricos y magnéticos. En ella se hace uso del análisis vectorial, el cálculo integral y los operadores diferenciales. Se parte de las leyes fenomenológicas del electromagnetismo y se llega a las leyes de Maxwell. Brief overview of the subject This course covers the study of electric and magnetic fields, using vectorial analysis, integral calculus, and differential operators. It starts from the phenomelogical laws of electromagnetism, concluding with the formulation of Maxwell laws. Requisitos previos No se establecen requisitos académicos previos más allá de los exigidos para la matrícula. No obstante, para conseguir los objetivos fijados para esta asignatura es altamente recomendable que el alumno haya adquirido las competencias correspondientes a las asignaturas Física I (para aspectos relacionados con dinámica y con ondas), Cálculo I (cálculo diferencial e integral) y Álgebra (vectores). Objetivos El objetivo fundamental de la asignatura es que el alumno adquiera los conocimientos fundamentales del electromagnetismo, así como capacidad de análisis y de abstracción. Al final del curso, el alumno debe ser capaz de resolver de manera lógica problemas básicos de esta área, aplicando para ello de forma coherente los conceptos vistos durante el curso. 3

4 Competencias Competencias generales 3. Conocimiento de materias básicas y tecnologías, que le capacite para el aprendizaje de nuevos métodos y tecnologías, así como que le dote de una gran versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones. Competencias específicas B3. Comprensión y dominio de los conceptos básicos sobre las leyes generales de la mecánica, termodinámica, campos y ondas y electromagnetismo y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería. C8. Capacidad para comprender los mecanismos de propagación y transmisión de ondas electromagnéticas y acústicas, y sus correspondientes dispositivos emisores y receptores. Resultados de aprendizaje RA. Comprensión y dominio de los conceptos básicos sobre las leyes generales de la mecánica, termodinámica, campos y ondas y electromagnetismo y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería. RA. Comprender el concepto de oscilador y movimiento ondulatorio. RA. Conocer, analizar y sintetizar los fundamentos de campos eléctricos y la aplicación de campos vectoriales. RA. Conocer analizar y sintetizar los principios fundamentales del electromagnetismo (Ecuaciones de Maxwell). RA. Adquirir la capacidad para comprender y utilizar el análisis vectorial y numérico. RA. Identificar las diferentes características que definen a un sistema electromagnético. RA. Conocer las bases de la teoría electromagnética que le capaciten para el aprendizaje de nuevos métodos y tecnologías, y que le habiliten para el ejercicio de la profesión en base a las atribuciones profesionales del título. 4

5 Metodología Metodología Horas Clase teórica 32 Clases prácticas y trabajo en grupo 12 Evaluación 4 Tutorías académicas 12 Horas de trabajo presencial 60 horas (40 %) Horas de trabajo no presencial Estudio personal 57 Preparación de trabajos y ejercicios horas (60 %) Actividades de aprendizaje virtual 12 TOTAL Clase teórica: Exposición teórica por parte del profesor del temario de la asignatura en 32 horas. Tendrán lugar en un aula de la Universidad. Clases prácticas y trabajo en grupo: El alumno dedicará 12 horas a clases de resolución de problemas, prácticas o trabajo en grupo, a efectuar en aula o laboratorio. Evaluación: El alumno empleará de 4 horas en la realización de exámenes presenciales. Se realizará un examen parcial de la asignatura y un examen final de la misma. Se seguirán los criterios generales de evaluación de la Universidad. Tutorías académicas: El alumno empleará 12 horas en la asistencia a tutorías presenciales en las que se abordarán aspectos concretos de los temas desarrollados. Estudio personal: El alumno empleará 57 horas en el estudio del temario de la asignatura. Preparación de trabajos y ejercicios: Los ejercicios y trabajos de la asignatura, presentados en los seminarios y clases prácticas y trabajo en grupo requieren de 21 horas de trabajo no presencial por parte del alumno. Actividades de aprendizaje virtual: El alumno empleará 12 horas no presenciales en aprendizaje virtual. Temario Programa de la enseñanza teórica TEMA 1. CAMPO ELÉCTRICO I: DISTRIBUCIONES DISCRETAS DE CARGA 1.1 Fundamentos de vectores: operaciones y sistemas de coordenadas. 1.2 Carga eléctrica y ley de Coulomb. 5

6 1.3 Fuerzas ejercidas por sistemas de cargas puntuales. 1.4 Campo eléctrico. 1.5 Líneas de campo. 1.6 Dipolos eléctricos. 1.7 Acción del campo eléctrico sobre cargas y dipolos. TEMA 2. CAMPO ELÉCTRICO II: DISTRIBUCIONES CONTINUAS DE CARGA 2.1 Distribuciones continuas de carga. 2.2 Campo eléctrico producido por distribuciones continuas de carga. 2.3 Cálculo del campo eléctrico debido a distribuciones continuas usando la ley de Coulomb. TEMA 3. ANÁLISIS DIFERENCIAL DE CAMPOS 3.1 Elementos diferenciales en coordenadas cilíndricas y esféricas. 3.2 Gradiente de un campo escalar. 3.3 Circulación de un campo vectorial. Concepto de potencial. 3.4 Flujo de un campo vectorial. 3.5 Divergencia de un campo vectorial. Teorema de la divergencia. 3.6 Rotacional de un campo vectorial. Teorema de Stokes. TEMA 4. LEY DE GAUSS 4.1 Enunciado de la ley de Gauss. 4.2 Aplicación de la ley de Gauss para el cálculo del campo eléctrico. 4.3 Divergencia del campo eléctrico y 1ª ecuación de Maxwell. 4.4 Cargas y campo en la superficie de los conductores. 4.5 Aplicación de la ley de Gauss en sistemas con conductores. TEMA 5 POTENCIAL ELÉCTRICO 5.1 Campos conservativos y potencial. 5.2 Potencial eléctrico debido a un sistema de cargas puntuales. 5.3 Potencial debido a dipolos y multipolos. 5.4 Potencial debido a distribuciones continuas de carga. 5.5 Cálculo del campo eléctrico a partir del potencial. 5.6 Energía potencial electrostática. 5.7 Ecuación de Poisson. 6

7 TEMA 6. EL CAMPO INDUCCIÓN MAGNÉTICA B 6.1. Naturaleza de los campos magnéticos. 6.2 Fuerza ejercida por un campo magnético. 6.3 Momentos de fuerza sobre espiras e imanes: momento dipolar magnético. 6.4 Energía de un dipolo en un campo magnético. TEMA 7 FUENTES DEL CAMPO MAGNÉTICO 7.1 Campo magnético creado por cargas puntuales en movimiento. 7.2 Campo magnético creado por corrientes: ley de Biot y Savart. 7.3 Cálculo de campos magnéticos y fuerzas asociados a corrientes. 7.4 Ley de Gauss para el magnetismo y 2ª ecuación de Maxwell. 7.5 Ley de Ampère y rotacional del campo magnético. 7.6 Aplicación de la ley de Ampère en sistemas con simetría. TEMA 8. INDUCCIÓN MAGNÉTICA 8.1 Flujo magnético. 8.2 Fuerza electromotriz y ley de Faraday (3ª ecuación de Maxwell). 8.3 Ley de Lenz. 8.4 Fuerza electromotriz de movimiento. TEMA 9. ECUACIONES DE MAXWELL Y ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS 9.1 Corriente de desplazamiento y 4ª ecuación de Maxwell. 9.2 Ecuaciones de Maxwell: formulación integral y formulación diferencial. 9.3 Ecuaciones de ondas para los campos eléctricos y magnéticos. 9.4 Energía de una onda electromagnética: vector de Poynting. 9.5 El espectro electromagnético. TEMA 10. ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO EN MEDIOS MATERIALES 10.1 Permitividad eléctrica y campo desplazamiento eléctrico D Condiciones de continuidad eléctrica en intercaras El magnetismo en la materia Permiabilidad magnética y campo de excitación magnética H Ecuaciones de Maxwell en medios materiales Cálculo de campos electrostáticos y magnetostáticos en medios materiales Ondas electromagnéticas en medios materiales 7

8 Relación con otras materias Física II está relacionada con los contenidos impartidos en las otras asignaturas de la misma materia (Física I, primer semestre de primer curso, y Campos electromagnéticos, 2º curso) y con las materias de Fundamentos Matemáticos (utilizada como instrumento), Análisis y Síntesis de Circuitos (con la cual guarda relación conceptual) y Medios de transmisión, Electrotecnia y energía y Tecnologías de antenas y microondas (a las cuales sirve de fundamento básico). Sistema de evaluación Convocatoria Ordinaria El sistema de evaluación constará de los siguientes puntos: 1. Trabajos, problemas y prácticas: Forman parte de este ítem las actividades desarrolladas en los trabajos individuales o en equipo, los problemas realizados de forma presencial y la nota que se pudiera derivar de los mecanismos de tutorización. El total de los documentos y actividades realizados por el alumno se puntuará entre 0 y 10. Se valorará: la correcta resolución del problema abordado la metodología utilizada, incluyendo, en su caso, las fuentes bibliográficas consultadas para su elaboración. la claridad de conceptos y la capacidad de razonamiento mostrados, así como las conclusiones extraídas. el formato, la estructura y la legibilidad de los documentos o presentaciones aportados Se establece una nota de corte de 4.0 puntos. 2. Primera prueba parcial: Prueba escrita que se realizará aproximadamente a mitad del cuatrimestre (prueba parcial). Se valorará: Claridad en la exposición de los conceptos. Forma en que se plantea el ejercicio que se debe desarrollar. Resolución correcta del ejercicio. Se establece una nota de corte de 4.0 puntos. 3. Prueba final-segunda prueba parcial: Prueba escrita estructurada en dos partes: una correspondiente a segunda prueba parcial y otra a la reválida de la primera. Cada parte se puntuará entre 0 y 10. Se establece una nota de corte de 4.0 puntos. El rango de las ponderaciones para cada uno de los puntos anteriores será el siguiente: Trabajos, problemas y prácticas: 20% Primera prueba parcial: 40% 8

9 Segunda prueba parcial: 40% Para poder superar la asignatura será necesario obtener al menos una nota de 4.0 en cada uno de los ítems anteriores y un 5.0 en la media ponderada de sus valores. En caso de no superar la asignatura en la convocatoria ordinaria y cumplir los requisitos de asistencia para evaluación continua, la nota de los ítems con 5.0 o más se conserva para la convocatoria de septiembre. Los detalles sobre el sistema de evaluación se encuentran recogidos en la normativa general de universidad. Convocatoria de Septiembre: Se evaluará de forma idéntica a la descrita para la convocatoria ordinaria. Modalidad de Recuperación: Aquellos alumnos matriculados en modalidad de recuperación tendrán una única prueba formada por dos partes, en las que se requiere una nota de corte de 4.0 en cada una de ellas. En todos los casos Para la evaluación se exige una adecuada expresión y una correcta ortografía. Bibliografía Bibliografía básica P. A. Tipler y G. Mosca. Física para la ciencia y la tecnología. Editorial Reverté ISBN: Tomo 2. (Temas 1, 2, 4-10) A. J. García Collado y J. A. Ruiz Templado, Análisis vectorial para estudiantes de ingeniería, García Maroto editores, 2013 (accesible on-line en Ingebook). (Temas 1 y 3) Bibliografía complementaria Berkeley. Electricidad y magnetismo. Editorial Reverté ISBN: S. Burbano de Ercilla, Física general, Tébar Flores, 2006 S. Burbano de Ercilla, Problemas de Física general, Tébar Flores, 2006 R. A. Serway y J. W. Jewett, Física, vol. 2 Ed. Thomson Web relacionadas Campus Virtual correspondiente a la asignatura. Textos disponibles en Ingebook a través de la página web de la biblioteca de la UCAM. 9

10 Recomendaciones para el estudio Para un adecuado aprovechamiento de la asignatura, se recomienda: Participar en las clases de forma activa. Estudiar la asignatura con asiduidad y regularidad, realizando los ejercicios propuestos. Utilizar el campus virtual. Consultar la bibliografía recomendada. Orientar el esfuerzo y el estudio al razonamiento argumentado de los contenidos de la asignatura. Relacionar los conocimientos adquiridos con los de otras asignaturas para adquirir un conocimiento global y fundamentado. Acudir a tutorías individuales, sin esperar a la proximidad de los exámenes. En los casos en los que sea necesario un trabajo de nivelación previo, conviene ponerse en contacto con el profesor cuanto antes para orientar dicho trabajo y facilitar la adecuada asimilación de la asignatura. Asimismo, tanto para un mayor aprovechamiento académico como para fomentar los valores de respeto y excelencia acordes con el espíritu universitario, para las clases se exigirá: Asistencia (según la normativa de la Universidad). Puntualidad (no pudiéndose entrar en el aula una vez comenzada la sesión). Prescindir de comunicaciones móviles (teléfono, mensajería, etc.) durante las sesiones. Vestir de manera adecuada a un entorno académico (no ropa de deporte, ropa de playa, etc.). Las excepciones que sean pertinentes en cada caso respecto a los puntos anteriores serán reguladas por el profesor de la asignatura, siempre dentro del marco que establece la normativa de la universidad. Materiales didácticos Para el normal desarrollo de la asignatura el alumno necesitará: Acceso a la bibliografía recomendada Acceso a Internet Se recomienda el uso frecuente del texto utilizado como manual de referencia Tutorías Sesiones de tutoría en grupo Las sesiones de tutorías grupales se dedicarán a actividades que ayuden al aprendizaje de los contenidos y procedimientos propios de la asignatura. Los objetivos formativos planteados para la tutoría son: Ayudar al alumno a asimilar la metodología de resolución de problemas propia de la materia. Orientar la realización de las prácticas y trabajos. 10

11 Proporcionar perspectivas sobre la aplicación de los contenidos de la asignatura. Resolver dudas sobre los contenidos y ejercicios de la asignatura. Para cubrir estos objetivos se planificarán las siguientes actividades formativas: Sesiones sobre la metodología de resolución de problemas. Sesiones de orientación previas a las prácticas y trabajos. Seminarios complementarios relacionados con la asignatura. Sesiones de refuerzo con la aclaración de dudas y repaso de los conceptos importantes para la preparación inmediata de los exámenes. Sesiones de tutoría individual Las sesiones de tutoría individual estarán orientadas a: Orientación del estudio personal incluyendo, si fuera necesario, la orientación sobre el trabajo de nivelación requerido. Clarificación de dudas, tanto conceptuales como metodológicas, de forma personal. Seguimiento de las prácticas y ejercicios evaluables. Para ello, el cauce prioritario para la tutoría individual será la entrevista personal presencial. Para estas sesiones individuales conviene reservar cita con anterioridad vía correo electrónico con el fin de evitar solapamientos. El horario preferente será el horario oficial de atención a los alumnos pero pueden habilitarse otros horarios previa cita. Servicio de tutoría personal / mentoría Cada alumno tiene a su disposición un tutor personal que le es asignado al comenzar los estudios de grado. Aunque esta labor de tutoría personal no se dirige a los contenidos específicos de la asignatura, contribuye al aprovechamiento de ésta al potenciar la capacidad de trabajo y de organización y la asimilación de las estrategias de aprendizaje. 11