Carrera: Ingeniero Químico Asignatura: Área del Conocimiento: Ciencias Básicas Licenciatura Ingeniería Química Septiembre 2010

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1 Carrera: Ingeniero Químico Asignatura: Electricidad y Magnetismo Área del Conocimiento: Ciencias Básicas Generales de la Asignatura: Nombre de la Asignatura: Clave Asignatura: Nivel: Carrera: Frecuencia (h/semana): Teoría: Laboratorio: Total horas en el período escolar: Créditos: Fecha de Elaboración: Electricidad y Magnetismo Licenciatura Ingeniería Química Septiembre 2010 Prerrequisitos: Recomendaciones para cursarla: Conocimientos básicos de Álgebra, Cálculo Diferencial e Integral y Mecánica. Objetivo general: El alumno conocerá los conceptos leyes y principios fundamentales de la electricidad y el magnetismo, comprendiendo los fenómenos electromagnéticos mediante la formulación de análisis de modelos y resolución de problemas reales en aplicaciones específicas Objetivos específicos: Conceptuales (conocimientos): El estudiante: Adquiere conocimientos de los conceptos, leyes y principios fundamentales de la Electroestática y la electrodinámica, así como también del magnetismo y electromagnetismo. Podrá resolver mediante modelos matemáticos ejercicios de electricidad y magnetismo, así como también interpretar soluciones. Empleará adecuadamente los conceptos básicos de las leyes y principios Pág. 1 de 8

2 fundamentales del Electromagnetismo, desarrollando habilidades para la resolución de problemas reales Procedimentales (habilidades): Se sugiere una actividad integradora, en cada una de las unidades que permita aplicar los conceptos estudiados con el fin de lograr la comprensión y aplicación de éstos. El enfoque sugerido para la materia requiere que las actividades prácticas promuevan el desarrollo de habilidades para la experimentación, tales como: identificación, manejo y control de variables y datos relevantes; planteamiento de hipótesis; trabajo en equipo; asimismo, propicien procesos intelectuales como inducción-deducción y análisis-síntesis con la intención de generar una actividad intelectual compleja. En las actividades prácticas es conveniente que el profesor busque sólo guiar a sus alumnos para que ellos hagan la elección de las variables a controlar y registrar. Para que aprendan a planificar, que el profesor los involucre en el proceso de Planeación Actitudinales (actitudes): Desarrollar en el alumno: Disposición para el aprendizaje, la búsqueda y análisis de información relevante. Responsabilidad en el cumplimiento de las actividades y tareas asignadas. Honestidad en el desarrollo de sus actividades de aprendizaje. Actitud de superación basada en el trabajo, Disposición para la colaboración y el trabajo en equipo. Descripción sintética (máximo 350 palabras): La materia está organizada en seis unidades, agrupando los contenidos conceptuales de la electrostática en la primera unidad, en donde se abordan los temas de carga eléctrica, conductores y aislantes eléctricos, interacción eléctrica, campo y potencial eléctrico y ley de Gauss. En la segunda unidad se tratan los temas de energía potencial electrostática, capacitancia, capacitores en serie y paralelo, dieléctricos en campos eléctricos, momento dipolar eléctrico y polarización eléctrica. En la tercera unidad se trata lo referente a la corriente eléctrica, abordando temas como: definición de corriente eléctrica, vector de densidad de corriente, ecuación de continuidad, ley de Ohm, resistencias en serie y paralelo, ley de Joule, fuente de la fuerza electromotriz (FEM), leyes de Kirchoff, resistividad y efectos de la temperatura y circuito R-C en serie. En la rama del magnetismo y electromagnetismo, unidades 4 y 5 el énfasis se hace en la descripción del campo Magnético, su generación, la Fuerza Magnética, las leyes de Ampere, de Biot Savart, en la ley de inducción de Faraday, así como las propiedades de los materiales magnéticos. Pág. 2 de 8

3 Por último se analiza la unidad 6 acerca de la inductancia magnética, donde se abordan los temas de constantes magnéticas, clasificación magnética de los materiales y circuitos magnéticos. Aportación de la asignatura al Perfil del Egresado: Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero Químico la capacidad para aplicar sus conocimientos y explicar fenómenos relacionados con los conceptos básicos de las leyes y principios fundamentales del Electromagnetismo. Los temas de la materia están basados en los fundamentos de la electricidad y el magnetismo aplicándolos en el cálculo y solución de problemas de electrostática, electrodinámica y electromagnetismo que son de mayor aplicación en el quehacer profesional del ingeniero Químico. Como esta materia servirá de soporte a otras, estará directamente vinculada con sus desempeños profesionales. Contenido y descripción de las unidades de los temas: Unidad I Campo Eléctrico I Descripción detallada del contenido de las Unidades: Carga eléctrica y sus propiedades Ley de Coulomb Campo Eléctrico Ley de Gauss Actividades: Definir el concepto de carga eléctrica Clasificación de conductores y aislantes eléctricos Explicar los conceptos de conductor y aislante y sus características Definir el concepto de interacción eléctrica (fuerza) Definir los conceptos de la ley de Coulomb Analizar y aplicar la ley de Coulomb a problemas de fuerzas eléctricas y campo eléctrico, utilizando álgebra, cálculo y álgebra vectorial. Definir los conceptos de campo eléctrico y potencial eléctrico Definir los conceptos de la ley de Gauss Analizar y aplicar la ley de Gauss a problemas de flujo eléctrico y campo eléctrico, en distribuciones de carga Pág. 3 de 8

4 simétricas utilizando álgebra Unidad II Potencial eléctrico y capacitancia Unidad III Electrodinámica Potencial eléctrico Diferencia de potencial Energía potencial Capacitancia y materiales dieléctricos Circuitos con capacitores Corriente eléctrica Densidad de corriente eléctrica. Conductividad Resistividad y resistencia Ley de Ohm Energía eléctrica y potencia Ley de Joule Fuentes de fuerza electromotriz Leyes de Kirchhoff Discutir en equipo los resultados de los ejercicios realizados en clase y de tareas sobre los temas de la unidad. Definir conceptos de potencial eléctrico, diferencia de potencial eléctrico, equipotencialidad, gradiente de potencial, energía potencial de un sistema de cargas eléctricas, condensador eléctrico y capacitancia. Analizar los modelos matemáticos de potencial y capacitancia eléctricos, aplicándolos a la resolución de diferentes problemas y al análisis de circuitos serie, paralelo y combinaciones de condensadores Definir conceptos de corriente eléctrica, resistencia, resistividad, fuerza electromotriz (fem), efecto joule. Conocer y analizar los modelos matemáticos de la ley de Ohm y las leyes de Kirchhoff, aplicándolos a la resolución y análisis de circuitos de corriente contínua en serie, paralelo y otras combinaciones de resistencias. Resolver problemas más complejos mediante el método de mallas. Circuitos RC Conocer y establecer el modelo matemático de un circuito RC, y aplicarlo al cálculo de carga, Pág. 4 de 8

5 Unidad IV Electromagnetismo Unidad V Inducción Electromagnética Fuentes de campos magnéticos Clasificación de los materiales magnéticos Flujo magnético y densidad de flujo Permeabilidad Ley de Ampere Ley de Biot Savart Ley de Faraday Ley de Lenz Inductancia y autoinductancia Circuitos RLC descarga y comportamiento de condensadores y resistencias Definir conceptos de campo magnético, líneas, flujo y fuerza magnética. Conocer el modelo matemático que rige el movimiento de cargas aisladas y corrientes eléctricas aplicándolo al análisis y solución de este tipo de situaciones. Conocer y analizar los modelos matemáticos de la ley de Ampere y Biot-Savart aplicándolos a la resolución y análisis de problemas inducción magnética. Conocer y explicar el concepto del efecto Hall deduciendo su modelo matemático y aplicándolo a situaciones específicas. Definir conceptos de de corriente eléctrica, resistencia, resistividad, efecto joule. Conocer y analizar los modelos matemáticos de la ley de Lenz, la ley de Faraday, aplicándolos a la resolución y análisis de circuitos de inductores, serie, paralelo y otras combinaciones. Resolver problemas para determinar la energía almacenada en un inductor. Conocer y establecer el modelo matemático de un circuito RLC, y aplicarlo al cálculo de carga, descarga y Pág. 5 de 8

6 Unidad VI Corriente alterna PRÁCTICAS Evaluación del Curso: Generación de C.A. Reactancia inductiva y capacitiva Impedancia Comprobar las formas de cargar eléctricamente un cuerpo. Deducir en forma práctica la ley de Ohm. Realizar circuitos eléctricos de corriente continua con elementos verificando los resultados utilizando software de simulación. Comprobar las leyes de la inducción electromagnética en forma experimental. comportamiento de inductores y resistencias en un circuito RC. Repasar las operaciones básicas de los números complejos. Comprender los conceptos de reactancia e impedancia y aprender a calcularlas.. Conocer y aplicar diagramas fesiorales y vectoriales a la solución de circuitos con impedancias en distintas combinaciones. Tipo de evaluación Porcentaje Desarrollo del Conocimiento Exámenes parciales Examen Final Tareas Proyectos % 10% Pág. 6 de 8

7 Participación en el aula Participación en el Aula de Comunicación Virtual 10% Desarrollo de Habilidades Laboratorio Trabajo en equipo Comunicación oral y escrita Planteamiento y solución de problemas Desarrollo de Actitudes Responsabilidad Colaboración Compromiso TOTAL 100 % Referencias bibliográficas: (Texto) Serway, R. A. y Jewett J. W. Jr, Electricidad y magnetismo, 6Ed, Ed. Cenage Learning Purcell, E.M., Berkeley physics course, Ed. Mc Graw Hill Book Co. Sears: Zemansky; Young y Freedman, Física Universitaria Vol.2 Decimo segunda edición, Pearson Educación, México Giancoli Douglas C. Física1 Vol.2, Cuarta edición, Pearson Educación, México 2008 Resnick; Holliday;Krane, Física Vol.2, Quinta edición, CECSA, México Laboratorio Virtual de electricidad y Magnetismo, Luis G. Cabral Rosetti, Remedios Guerrero, CIIDET Applets Walter Fend Física con Ordenador, Angel Franco Plonus. Electromagnetismo aplicado. Editorial Reverte. Fishbane. Física para ciencias e ingeniería Vol. II. Editorial Prentice Hall. Pág. 7 de 8

8 Universidad Autónoma de Coahuila Asignatura: Electricidad y Magnetismo RESPONSABLES Director Secretaria Académica Dr. Rubén García Braham M.C. María Auxiliadora Valdés Flores Coordinador de la carrera de Ingeniero Químico Diseñador de la Asignatura Ing. Ernesto Oyervides Valdez Ramón Tolentino Quilantán Pág. 8 de 8