SILABO DE FISICA ELECTRICA

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Antonio Cabrera Álvarez
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1 UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE Departamento de Ciencias I. DATOS GENERALES SILABO DE FISICA ELECTRICA 1.1 Facultad : Ingeniería 1.2 Carrera Profesional : Ingeniería de Sistemas 1.3 Departamento Académico : Ciencias 1.4 Tipo de curso : Obligatorio 1.5 Requisito : Física Ciclo de estudios : IV 1.7 Duración del Curso : 18 semanas inicio : 20/03/2000 Término : 15/07/ Extensión Horaria : 4 horas/semana 1.9 Créditos : Periodo Lectivo : I 1.11 Docente Responsable : Francisco Javier Rodas Díaz II. DESCRIPCIÓN DEL CURSO Física eléctrica es un curso básico para los estudiantes de Ingeniería de Sistemas. La finalidad del curso es proporcionar al estudiante una introducción clara, lógica de los conceptos y principios básicos relacionados con las interacciones eléctrica y magnética, los campos electromagnéticos, desarrollando habilidades para el manejo de instrumentos de medición de propiedades eléctricas, poniendo especial énfasis en el dominio de procedimientos, técnicas e instrumentos adecuados para resolver problemas. III. BIBLIOGRAFÍA Alonso, Marcelo Física, Addison Wesley Iberoamericana Finn, Edward U.S.A /542 Serway, Raymond Física, tomo 2, cuarta edición, McGraw-Hill, México, /T58 Tipler, Paul Física, tomo 2, tercera edición, McGraw-Hill, México, /S32 Sears, Francis Física Universitaria Zemasky, Mark Addison Wesley Iberoamericana. USA Younes, Hough 1

3 IV. PLAN ESTRATEGICO OBJETIVOS CONTENIDOS METODOLOGÍA EVALUACIONES Herramientas Herramientas profesionales Saber Pruebas objetivas Comunicación. Destreza numérica. Manejo de computadoras. Conocer las leyes y principios físicos que rigen los fenómenos electromagnéticos, relacionando las propiedades eléctricas de la materia y los campos con su estructura microscópica y macroscópica. Lecturas. Explicaciones en clase. Asesoramiento. Prácticas: peso de 50% Exámenes: Parcial: peso 20% Final: peso 30% Examen sustitutorio Habilidades Habilidades profesionales Saber hacer Trabajos Análisis y solución de problemas. Toma de decisiones. Autoconciencia Actitudes Liderazgo. Trabajo en equipo y compañerismo. Flexibilidad. Proactividad. Investigación. Analizar sistemas electromagnéticos estáticos o variables con el tiempo y determinar parámetros y magnitudes útiles, así mismo predecir el comportamiento de las mismas ante los cambios de los parámetros o variables relacionadas con ellas. Experiencia y Estrategia Empresarial Reconocer la validez o la inconsistencia de los modelos matemáticos aplicados a los fenómenos electromagnéticos, y sistemas físicos relacionados con la tecnología. Investigación. Procesamiento. Redacción. Querer hacer el saber Debates. Iniciativa. Individuales. Grupales. Actividades personales Exposiciones. Preguntas. Intervenciones. 3

4 V. PROGRAMACION UNIDAD OBJETIVOS SESIÓN ACTIVIDADES SEMANA 1ª UNIDAD CAMPO Y POTENCIAL ELECTRICOS 2ª UNIDAD CORRIENTE ELECTRICA (03 semanas) Utilizar la Ley de Coulomb en el cálculo del campo eléctrico debido a una distribución de carga discreta y continua. Establecer la Ley de Gauss y utilizarla para determinar el campo eléctrico debido una distribución de carga simétrica Conociendo el campo eléctrico, determinar la diferencia de potencial entre dos puntos. Calcular el potencial eléctrico en diversas distribuciones de carga. Calcular el campo eléctrico a partir de la función potencial eléctrico. Definir la capacidad y calcularla para los casos de condensadores planos, cilíndricos y esféricos Discutir los conceptos de la energía del campo electrostático y calcular la capacidad equivalente de combinaciones de condensadores. Definir y discutir los conceptos de corriente eléctrica, velocidad de desplazamiento, resistencia y fem. Determinar las resistencias equivalentes de las combinaciones de resistencia en serie o paralelo. Enunciar la ley de Ohm y las reglas de Kirchhoff y utilizarlas en el análisis de distintos circuitos de corriente continua. Carga eléctrica. Conductores y aislantes. Ley de Coulomb. Líneas de campo eléctrico. Movimiento de cargas en campos eléctricos. Distribución continua de carga. Cálculo del campo eléctrico mediante la Ley de Gauss. Carga y campo en la superficie de los conductores. Potencial eléctrico y diferencia de potencial. Potencial debido a un sistema de cargas puntuales. Energía potencial electrostática. Cálculo del potencial eléctrico en distribuciones continuas de carga. Superficies equipotenciales. Condensador de placas paralelas. Condensador cilíndrico. Dieléctricos. El almacenamiento de la energía eléctrica. Combinaciones de condensadores Corriente y movimiento de cargas. Ley de Ohm y resistencia. Energía en los circuitos eléctricos. Combinación de resistencias. Modelo microscópico de la conducción eléctrica. Reglas de Kirchhoff. Circuito RC. Amperímetros, Voltímetros y Ohmímetros. Exposición del profesor. Discusión de problemas Exposición de los alumnos. Práctica de laboratorio Seminario de problemas y examen de unidad. Exposición del profesor. Práctica de laboratorio Discusión de problemas y examen de unidad ª UNIDAD Calcular la fuerza magnética sobre elementos de corriente y sobre una carga móvil en un campo Evaluación Examen Parcial 9 Fuerza ejercida por un campo magnético. Exposición del profesor. Movimiento de una carga puntual en el

5 EL CAMPO MAGNETICO 4ª UNIDAD CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA Y ONDAS ELECTROMAGNETICAS. magnético determinado. Calcular el momento dipolar magnético de una espira de corriente y el momento del par ejercido sobre la espira en un campo magnético. Enunciar la Ley de Biot Savart y la ley de Ampere y utilizarla para calcular el campo magnético B producido por un conductor recto, portador de corriente, y sobre el eje de una espira circular de corriente. Establecer y usar las leyes de Faraday y Lens para determinar la fem inducida por un flujo magnético variable. Comprender el funcionamiento de los generadores y motores de C.A. Relacionar los tres tipos de magnetismo y discutir los orígenes, direcciones e intensidades de los efectos magnéticos en cada caso. Dibujar un diagrama de fasores para un circuito LCR serie y a partir de él relacionar el ángulo de fase con la reactancia capacitiva, la reactancia inductiva y la resistencia. Establecer la condición de resonancia en un circuito LCR serie con un generador y representar gráficamente la potencia en función de la frecuencia tanto para un circuito con Q bajo como con Q alto. Enunciar las ecuaciones de Maxwell y discutir la base experimental de cada una de ellas. Enunciar las relaciones entre el vector de Poynting, la intensidad de una onda electromagnética, y la presión de radiación. Calcular la presión de radiación y los valores máximos de E y B a partir de la intensidad de una onda electromagnética. interior de un campo magnético. Pares de fuerza sobre espiras de corriente e imanes. Efecto Hall. Campo magnético creado por cargas puntuales móviles. Campo magnético creado por corrientes eléctricas :Ley de Biot y Savart. Definición del amperio. Ley de Ampere. Flujo magnético. Fem inducida y Ley de Fara-day. Ley de Lenz. Fem de movimiento. Corrientes de Foucault o turbillonarias. Genera-dores y motores. Inductancia. Circuitos LR. Energía magnética. Imantanción y susceptibilidad magnética. Momentos magnéticos atómicos. Paramagne-tismo. Ferromagnetismo. Diamagnetismo. Corriente alterna en una resistencia. Corriente alterna en bobinas y condensadores. Fasores. Circuitos LC y LCR sin generador. Circuitos LCR con un generador factor de calidad Q. Transformadores. Rectificación y amplifi-cación. Corriente de desplazamientos de Maxwell. Ecuaciones de Maxwell. Ecuación de onda para las ondas electromagnética. Vector de Poynting. Energía y cantidad de movimiento en una onda electromagnética. Espectro electromagnético. Seminario de problemas. Sustentación de trabajo grupal Práctica de laboratorio y examen de unidad. Exposición del profesor. Seminario de problemas. Sustentación de trabajo grupal Práctica de laboratorio

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