UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Transcripción

1 1 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA PROGRAMA ANALÍTICO FIME Nombre de la unidad de : Frecuencia semanal: 3 hrs. Horas presenciales: 42 hrs. Horas de trabajo extra-aula: 38 hrs. Modalidad: Presencial Período académico: Semestral Unidad de : (X ) obligatoria ( ) optativa Área curricular, según el nivel educativo: Licenciatura ( X ) Formación básica profesional ( ) Formación profesional ( ) Formación general Universitaria ( ) Libre elección Créditos UANL: 4 incluyendo el laboratorio Fecha de elaboración: 30/11/2009 Fecha de la última actualización: 30/11/2009 Responsables del diseño: M.C. Elizabet Rodríguez García M.C. Miguel Ángel Gutiérrez Zamarripa M.E.C. Flor Elizabeth Rodríguez Valladares : Una gran parte de los fenómenos físicos que tenemos a nuestro alrededor, son de origen electromagnético. La aplicación de las leyes del electromagnetismo ha permitido a la humanidad el desarrollo de gran cantidad de tecnologías industriales. De aquí la importancia de que el futuro ingeniero desarrolle una visión lo mas completa posible del Electromagnetismo, el cual sirve de base a las áreas de ingeniería en las que esta incluida. La intención metodológica es desarrollar en forma paralela el estudio del campo eléctrico y del campo magnético, para que el estudiante se forme una visión integral de estos fenómenos y destaque la relación entre ellos.

2 2 Propósito: Esta unidad de contribuye a la formación de egresados con valores como: la responsabilidad, honestidad y ética profesional así como a desarrollar: conocimientos generales y especializados para aplicarlos a situaciones concretas, habilidades y herramientas para el autónomo y pone en práctica una dinámica de superación constante, trabajando en equipo y desarrollando proyectos conjuntos. Competencias del perfil de egreso: a. Competencias de la Formación General Universitaria a las que contribuye esta unidad de : Esta unidad de contribuye al desarrollo de las siguientes competencias generales: Competencias instrumentales: Aplica estrategias de autónomo en los diferentes niveles y campos del conocimiento que le permitan la toma de decisiones oportunas y pertinentes en los ámbitos personal, académico y profesional. Maneja las tecnologías de la información y la comunicación como herramienta para el acceso a la información y su transformación en conocimiento, así como para el y trabajo colaborativo con técnicas de vanguardia que le permitan su participación constructiva en la sociedad. Elabora propuestas académicas y profesionales inter, multi y transdisciplinarias de acuerdo a las mejores prácticas mundiales para fomentar y consolidar el trabajo colaborativo. Competencias personales y de interacción social Practica los valores promovidos por la UANL: verdad, equidad, honestidad, libertad, solidaridad, respeto a la vida y a los demás, respeto a la naturaleza, integridad, ética profesional, justicia y responsabilidad, en su ámbito personal y profesional para contribuir a construir una sociedad sostenible.

3 Competencias integradoras 3 Resuelve conflictos personales y sociales conforme a técnicas específicas en el ámbito académico y de su profesión para la adecuada toma de decisiones. Logra la adaptabilidad que requieren los ambientes sociales y profesionales de incertidumbre de nuestra época para crear mejores condiciones de vida. b. Competencias específicas del perfil de egreso a las que contribuye la unidad de : Aplicar conocimientos de Electromagnetismo para la resolución de problemas sencillos de campos electromagnéticos estáticos y dinámicos en base a las Ecuaciones de Maxwell que les permita describir la inducción magnética en circuitos con inductores, capacitores y resistores así como identificar su aplicación en algunas áreas de la Ingeniería.

4 Representación gráfica 4 Aplica estrategias de autónomo en los diferentes niveles y campos del conocimiento que le permitan la toma de decisiones oportunas y pertinentes en los ámbitos personal, académico y profesional Describir la inducción magnética en circuitos con inductores, capacitores y resistores Analizar las características fundamentales cualitativas y cuantitativas de los campos electromagnéticos constantes en el tiempo, formulando las ecuaciones de Maxwell en forma integral para campos estacionarios Instrumentales Maneja las tecnologías de la información y la comunicación como herramienta para el acceso a la información y su transformación en conocimiento, así como para el y trabajo colaborativo con técnicas de vanguardia que le permitan su participación constructiva en la sociedad. Identificar el uso del electromagnetismo en algunas áreas de la Ingeniería a través de simuladores o software Utilizar software o simuladores que le permita comparar los resultados con los obtenidos matemáticamente. Elabora propuestas académicas y profesionales inter, multi y transdisciplinarias de acuerdo a las mejores prácticas mundiales para fomentar y consolidar el trabajo colaborativo. Trabajar en equipo para la obtención de soluciones a problemas propuestos. Debatir en grupo los conceptos manejados en la unidad de argumentando sus comentarios. Competencias de la Unidad de Aprendizaje Interacción Social Practica los valores promovidos por la UANL: verdad, equidad, honestidad, libertad, solidaridad, respeto a la vida y a los demás, respeto a la naturaleza, integridad, ética profesional, justicia y responsabilidad, en su ámbito personal y profesional para contribuir a construir una sociedad sostenible Logra la adaptabilidad que requieren los ambientes sociales y profesionales de incertidumbre de nuestra época para crear mejores condiciones de vida. Aplicar los conocimientos del electromagnetismo en algunas áreas de la Ingeniería. Aplicar las leyes de Faraday-Lenz y Ampere generalizada para la descripción de la inducción electromagnética en circuitos con inductores, capacitores y resistores Integradoras Resuelve conflictos personales y sociales conforme a técnicas específicas en el ámbito académico y de su profesión para la adecuada toma de decisiones. Aplicar conocimientos de Electromagnetismo para la resolución de problemas sencillos de campos electromagnéticos estáticos y dinámicos Aplicar la Ley de Ohm, Ley de Joule y Leyes de Kirchhoff en circuitos resistivos de corriente directa y con presencia de capacitores en serie con no más de dos mallas independientes.

5 Unidad temática 1: Campos Eléctrico y Magnético Estáticos. Competencias particulares: Analizar las características fundamentales cualitativas y cuantitativas de los campos electromagnéticos constantes en el tiempo, formulando las ecuaciones de Maxwell en forma integral para campos estacionarios y aplicándolas para el cálculo de sus variables típicas en situaciones de geometría sencilla y alta simetría. 5 Elementos de Competencia Describir los campos eléctricos y magnéticos mediante las características y propiedades de los mismos para identificarlos en situaciones del entorno. Evidencias de Síntesis Participación Criterios de desempeño Síntesis: Análisis información Contenido Resultados Conclusión Referencias Bibliográficas Tiempo Entrega Participación: Actitud propositiva Emitir juicios Argumentar Toma decisiones Crítico de de de Actividades de Contenidos Recursos Realizar una síntesis de la investigación del origen de los campos eléctricos y magnéticos. Participar en una lluvia de ideas para activar el conocimiento previo. Carga eléctrica y sus características. Intensidad de Campo Eléctrico Inducción Magnética Fuerza de Lorentz Líneas de fuerza y líneas de inducción Flujo de Campo Eléctrico y Flujo de Campo Magnético Ley de Gauss del flujo eléctrico y magnético Pizarrón, Libro de texto, Revistas carácter científico, TIC s de

6 Elementos de Competencia Evidencias de Criterios de desempeño Actividades de Contenidos Recursos 6 Determinar los valores de los campos eléctricos y magnéticos haciendo uso de algunas de las ecuaciones de Maxwell para resolver problemas simples del entorno. Analizar algunas situaciones problemáticas en las que intervienen los campos eléctricos y magnéticos para darles una solución adecuada. Cuestionario Problemas resueltos Casos resueltos Cuestionario Cantidad de Respuestas correctas Redacción de las respuestas Tiempo de entrega Problemas resueltos: Orden y Limpieza Conceptos físicos Estrategia/Procedimientos matemáticos Simplificación de resultados Conclusión Casos resueltos: Conceptos físicos utilizados correctamente Redacción Estrategia de solución Reflexión de los resultados propuestos Tiempo de entrega Contestar un cuestionario que involucre algunas de las ecuaciones de Maxwell. Resolver problemas en base a las características y propiedades de los campos eléctrico y magnético. Resolución de casos en los que intervienen los campos eléctricos y magnéticos en la vida cotidiana, utilizando algún software o simulador para realizar una comparación. Características del campo eléctrico Potencial eléctrico Diferencia de potencial. Corriente eléctrica e intensidad de corriente eléctrica en CD. Ley de Ampere Aplicaciones de la ley de Ampere Capacitores Capacitancia Energía del campo Eléctrico Pizarrón, Libro de texto, Revistas carácter científico, TIC s de

7 Unidad temática 2: Conducción Eléctrica en Metales. Competencias particulares: Analizar las características fundamentales de la conducción eléctrica en los metales a partir del modelo electrónico clásico, explicando las causas de la resistencia eléctrica y su dependencia con la temperatura, así como las diferencias entre aislantes y conductores, formulando y aplicando la Ley de Ohm, Ley de Joule y Leyes de Kirchhoff en circuitos resistivos de corriente directa y con presencia de capacitores en serie con no más de dos mallas independientes. 7 Elementos de Competencia Determinar los valores de resistencia y resistividad de algunos elementos mediante su medición física y cálculo analítico para identificar su relación con las corrientes y voltajes en los circuitos de corriente directa. Evidencias de Participación en el debate. Cuadro sinóptico. Criterios de desempeño Participación: Actitud propositiva Emitir juicios Argumentar Toma de decisiones Crítico Cuadro sinóptico: Jerarquización de Contenidos Análisis de la información Tiempo de entrega Actividades de Participar en un debate de los conceptos de resistencia y resistividad de algunos materiales. Realizar un cuadro sinóptico de los diferentes materiales en base a su valor de resistencia. Contenidos Modelo electrónico clásico Resistencia eléctrica, resistividad y su dependencia con la temperatura Aisladores y conductores (semiconductores y superconductores, conductividad) Recursos Pizarrón, Libro de texto, Revistas de carácter científico, TIC s

8 Elementos de Competencia Identificar las leyes de Ohm y Joule mediante sus características para determinar su uso en el análisis de circuitos de corriente directa. Evidencias de Circuito básico Problemas resueltos Criterios de desempeño Circuito Básico: Uso correcto de la simbología Aplicación correcta de los conceptos Tiempo de entrega Actividades de Contenidos Recursos Determinar los elementos básicos de un circuito mediante una representación gráfica. Resolver problemas que involucren la ley de Ohm y Joule Ley de Ohm Resistencia Equivalente Fem y ecuaciones del circuito Ley de Joule Pizarrón, Libro de texto, Revistas de carácter científico, TIC s 8 Aplicar las leyes de Kirchhoff en el análisis de algunos circuitos de una o dos mallas para determinar la solución de los mismos. Problemas resueltos Problemas resueltos: Orden y Limpieza Conceptos físicos Estrategia/Procedimi entos matemáticos Simplificación de resultados Conclusión Mediante la información proporcionada resolver problemas de circuitos de corriente directa de una o dos mallas utilizando las leyes de Kirchhoff Leyes Kirchhoff Circuitos RC de

9 Unidad temática 3: Campo Electromagnético y Ondas Electromagnéticas Competencias particulares: Aplicar las leyes de Faraday-Lenz y Ampere generalizada para la descripción de la inducción electromagnética en circuitos con inductores, capacitores y resistores. 9 Elementos de Competencia Determinar el fenómeno de la inducción mediante el análisis de un experimento para establecer la ley de Faraday. Definir los circuitos variables en el tiempo aplicando el conocimiento previo para generar ondas electromagnéticas. Evidencias de Reporte. Síntesis Reporte Criterios de desempeño Actividades de Contenidos Recursos Reporte escrito. Información obtenida para lograr el objetivo Procedimiento Resultados Conclusión Tiempo de entrega Síntesis: Análisis de información Contenido Resultados Conclusión Referencias Bibliográficas Tiempo de Entrega Explicar los fenómenos producidos por inducción electromagnética en algunos casos propuestos. Realizar una síntesis del concepto de inductancia Analizar la forma de implementar los circuitos variables en el tiempo. Inducción electromagnética Ley de Faraday-Lenz Fem de Movimiento Campos eléctricos inducidos por campos magnéticos variables Inductancia, autoinductancia e inductancia mutua Circuito Resistivo Inductivo, inductivocapacitivo y resistivoinductivocapacitivo.(rlc). Pizarrón, Libro de texto, Revistas carácter científico, TIC s de

10 Elementos de Competencia Determinar las ondas electromagnéticas mediante el análisis de las ecuaciones de Maxwell para identificar su uso en algunos casos de ingeniería. Evidencias de Mapa Conceptual Problemas resueltos Criterios de desempeño Mapa conceptual: Orden Elementos de enlace Relación de conceptos Tiempo de entrega Problemas resueltos: Orden y Limpieza Conceptos físicos Estrategia/Procedimientos matemáticos Simplificación de resultados Conclusión Actividades de Realizar un mapa conceptual de las ecuaciones de Maxwell. Resolver problemas que involucren el uso de las ondas electromagnéticas. Contenidos Ley de Ampere- Maxwell y corriente de Desplazamiento. Sistema de Ecuaciones de Maxwell. Onda electromagnética y sus características Longitud de onda, frecuencia, Periodo, velocidad de propagación. Espectro electromagnético Energía, Vector de Poyting. Recursos Pizarrón, Libro de texto, Revistas de carácter científico, TIC s 10

11 Evaluación integral de procesos y productos (ponderación /evaluación sumativa) 11 Evidencia Ponderación Síntesis Participación Cuestionario Problemas resueltos Casos resueltos Participación en el debate. Cuadro sinóptico. Circuito básico Problemas resueltos Problemas resueltos Reporte. Síntesis Reporte Mapa Conceptual Problemas resueltos Exámenes Producto integrador de : Producto integrador % Al finalizar esta unidad de el estudiante entregará su portafolio de evidencias de para su evaluación, el cual contendrá todos los problemas propuestos resueltos correctamente, así como los reportes, registros de conclusiones e investigaciones generados en clase.

12 Fuentes de apoyo y consulta: 12 Libro: Electricidad y Magnetismo Autor: Sears. Semansky. Young Editorial: Addison-Wesley-Longman, 2005 Libro: Física Autor: Raymond A. Serway (Tomo II) Editorial: Mc. Graw Hill, Junio 1999 Libro: Física Clásica Moderna Autor: W. Edward Gettys Frenerick J. Keller Malcolm J. Skove Editorial: Mc. Graw Hill, 1993 Libro: Autor: Editorial: Física M. Alonso E.J. Finn Addison-Wesley-Longman Libro: Fundamentos de Física (Versión extendida) Autor: Holliday, Resnick, Walker Volumen 2, Editorial: CECSA, tercera edición. México 2002

13 Libro: Autor: Editorial: 13 o Tema: Liga: Fecha última revisión: o Tema: Liga: Fecha última revisión: o Tema: Liga: Fecha última revisión: o Tema: Liga: Fecha última revisión: Revista: Investigación y Ciencia / Scientific American No Año: Jul.1982 # de revista: 70 Mes: Nombre del artículo: Autor:

14 14 Revista: The Physics Teacher Año: Sep 2006 # de revista: Vol 44 Mes: Nombre del artículo: Autor: Perfil del docente: Maestría en Ciencias afines al área de Física, ingeniería o su enseñanza. Amplio conocimiento de los temas tratados en el curso sobre todo con aplicaciones en ingeniería. Preparación didáctica adecuada para impartir un curso centrado en el y basado en competencias. Ficha bibliográfica del profesor:

15 15 JEFATURA DE ACADEMIA JEFATURA DE DEPARTAMENTO COORDINACIÓN DE LA DIVISIÓN SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA DE CIENCIAS BÁSICAS