10 Número de semanas 16 González Hernández Rafael; López Pérez William; Castro Castro Darío; Lobo Torres

Transcripción

1 Identificación del curso 1 División Ciencias Básicas Departamento Física Nombre del curso Física Electricidad Código del curso FIS 1043 Nivel del curso BASICO Requisitos FIS 1023 Co requisitos Número de créditos del curso 5 No. de horas teóricas por semanas 4 No. de horas prácticas por semanas 1 No. de horas por semana de trabajo independiente del estudiante 10 Número de semanas 16 González Hernández Rafael; López Pérez William; Castro Castro Darío; Lobo Torres Nombre de el(los) docente(s) Roque; Miranda Crespo Juan; Manotas Albor Milton; Mass Varela Julio; Castro Diago Pedro. Ubicación de el(los) docente( s) (es)(oficina, ) Departamento de Física- Edifico Julio Muvdi Horario de atención: Acordado con el profesor 1. Descripción de la asignatura Este es un curso teórico-práctico de nivel básico y se desarrolla en dos partes. La primera parte comprende el estudio del campo electrostático, el potencial eléctrico, la corriente eléctrica y los circuitos C. D. La segunda parte comprende el estudio del campo magnético, sus fuentes, la inducción electromagnética y la inductancia y el circuito R-L y la energía magnética. Cada unidad incluye experiencias de laboratorio realizada por los estudiantes y experiencias de carácter demostrativo realizada por el profesor. 2. Justificación La inclusión de esta asignatura en los programas de ingeniería se debe a que su contenido contribuye en la formación tanto metodológica como científica del estudiante. Además constituye por si sola, el soporte de algunas asignaturas del área básico-profesional y profesional de dichos programas. Esta asignatura es importante porque contribuye a la formación de competencias científicas, comunicativas y de desarrollo humano básicas: cognoscitivas, procedimentales y actitudinales, de los estudiantes de todos los programas de ingeniería. Contribuye a sentar las bases para la preparación de la profesión y el trabajo en equipo, a través, de la toma de una conciencia moral y ética y de sólidos principios ciudadanos que posibiliten su desarrollo

2 individual y con alto sentido social, para contribuir dignamente al desarrollo regional y nacional Competencia a desarrollar Competencia Básica Institucional: Desarrollar la capacidad para la síntesis, el análisis y la abstracción, de tal manera que permita reunir, organizar, relacionar y utilizar la información en el proceso de construcción de futuros aprendizajes. 4. Objetivo general del curso Este curso se orientará a: que el estudiante adquiera de forma lógica, coherente y equilibrada los conceptos más importantes asociados a los campos eléctricos y magnéticos de modo que pueda aplicarlos con éxito en la descripción física de su entorno. Al mismo tiempo, se espera que adquiera habilidad en el manejo de instrumentos relacionados con mediciones de variables electromagnéticas y bases sólidas para sus estudios posteriores (L1). De igual forma se busca que al finalizar el curso el estudiante sea capaz de hacer una síntesis del electromagnetismo básico y que dado un problema, sea capaz de identificar y definir claramente el problema y generar alternativas de solución. Con el curso de Física Electricidad se espera que los estudiantes desarrollen competencias científicas y comunicativas al adquirir las destrezas de recopilar y organizar datos; inferir, analizar y resolver problemas en el contexto de fenómenos y situaciones físicas. 5. Resultados de aprendizaje Al finalizar el curso, los estudiantes deben estar en capacidad de: Dimensión de la competencia Conocimientos (saber conocer) Resultado de aprendizaje Describir los principios fundamentales del electromagnetismo. (L1) Aplicar adecuadamente los principios adquiridos a la resolución de problemas físicos y de aplicación a la ingeniería. (L4) Analizar dimensionalmente las magnitudes electromagnéticas tratadas. (L2)

3 Habilidades (saber hacer) Elaborar informes orales y escritos de un tema asociado a los vistos en el curso. (L2) Usar los conocimientos adquiridos en el curso para realizar un análisis a fenómenos del electromagnetismo. (L4). Manejar apropiadamente algunos instrumentos relacionados con las mediciones eléctricas. 3 Actitudes (saber ser) Trabajar en equipo generando un ambiente colaborativo Utilizar sus destrezas para el análisis crítico de una situación problemática, teniendo en cuenta el siguiente esquema; análisis físico, análisis gráfico, explicación del procedimiento, uso y simplificación de unidades, desarrollo matemático y resultado. (L5) Integrar las TIC s de la Universidad del Norte en el proceso de enseñanzaaprendizaje (L7)

4 6. Programación del curso 4 Temas 1. CARGA ELECTRICA, LEY DE COULOMB, CAMPO ELECTRICO Y LEY DE GAUSS Subtemas 1.1. Carga eléctrica. Aisladores conductores. y Tiempo de trabajo presencial en horas Trabajo independiente 1 Lectura en el texto Vol2. secciones 21.1 y Lectura en el texto Física de Lea y Burke 3a Ed. sección Lectura en el texto Física de Castro 1a. Ed. secciones 1.1 hasta inclusive Ley de Coulomb Campo eléctrico y fuerzas eléctricas 1.4. Cálculos de campos eléctricos Líneas de campo eléctrico 1.6. Dipolos eléctricos 1.7. Flujo eléctrico. Cálculo de flujo eléctrico Lectura página 774 del texto Física de Lea y Burke 3a Ed Lectura en el texto Vol2. sección Lectura página 778 del texto Física de Lea y Burke 3a Ed Lectura página 778 del texto Física de Lea y Burke 3a Ed y Lectura página 781 del texto Física de Lea y Burke 3a Ed Ley de Gauss 2 Lectura en el texto Vol2. sección Lectura sección 24.5 del texto complementario 1

5 2. POTENCIAL ELECTRICO 1.9. Aplicaciones de la ley de Gauss Cargas en conductores laboratorio N 1: Electrización de los cuerpos y conservación de la carga 3 Lectura en el texto Vol2. sección Práctica en el laboratorio de física Febrero 2 6 Semana 2 Cap. 21 Cap. 22 9,30,36,39,51,59,56,57,58,61,62,64,65,66,67, 69,70,71,75,76,80,82,86,87,91,94,102,105 3,4,6,9,28,31,33,36,37,38,39,42,44,45,50,51,52,5 3,54,61,63 PRIMER PARCIAL 2 Feb. 23-Feb Energía potencial eléctrica Potencial eléctrico 2.3. Cálculo de potencial eléctrico 2.4. Superficies equipotenciales 2.5. Obtención del campo eléctrico a partir del potencial eléctrico Lectura en el texto Vol2. sección Lectura en el texto Vol2. sección 23.5 Lectura página 828 del texto Física de Lea y Burke 3a Ed. Lectura secciones 25.7 y 25.8 complementario 1 5 del texto

6 laboratorio N 2: Líneas de campo eléctrico y superficies equipotenciales 2 Práctica en el laboratorio de física Marzo 2 Marzo 6 Semana 6 Cap. 23 3,12,17,18,22,27,29,30,31,37,39,42,,44,45,46,50,53,5 5,56,57,58,,59,61,63,64,,65,72,,78,79,81,82,,89, CAPACITANCIA Y DIELECTRICOS 4. CORRIENTE ELECTRICA Y CIRCUITOS C.D 3.1. Capacitores y Capacitancia. Calculo de la capacitancia 3.2. Capacitores en serie y en paralelo 3.3. Energía en un capacitor y en un campo eléctrico Capacitores con dieléctrico. laboratorio N 3: Capacitancia y dieléctricos 4.1. Corriente y densidad de corriente eléctrica Lectura sección 26.7 del texto complementario , 24.5 Lectura sección 26.6 del texto complementario 1 2 Práctica en el laboratorio de física Marzo 9 Marzo 13 Semana 7 Cap. 24 6,9,16,19,20,22,23,28,29,30,36,37,38,41,44,45,4 6,52,57,60,63,64,65,66,68,69,71,72,77,78, Lectura sección 28.5, 28.6 del texto complementario 1

7 4.2. Resistividad y conductividad Resistencia y ley de Ohm Fuerza electromotriz circuitos. y 4.5. Energía y potencia en circuitos eléctricos Resistencias en serie y en paralelo 4.7. Reglas de Kirchhoff Lectura en el texto complementario 1 sección , Circuito RC laboratorio N 4: Ley de Ohm y Leyes de Kirchhoff 2 Práctica en el laboratorio de física Marzo 16 Marzo 20 Semana 8 La práctica de Leyes de Kirchhoff se evaluará mediante un proyecto práctico. Los estudiantes deberán montar un circuito y verificar que en ese circuito se cumplen las leyes de Kirchhoff y demostrar que saben medir corriente y diferencia de potencial. Sus medidas deberán estar en un rango aceptable al de sus cálculos teóricos del circuito. Cap. 25 Cap. 26 SEGUNDO PARCIAL 2 Marzo 24 Marzo 27 9,14,16,18,20,21,21,22,23,28,30,32,33,36,38,39, 40,42,43,44,,47,49,51,56,63,64,,66,67,,71,72,73, 74,75,79 3,4,5,7,8,10,12,14,15,16,19,20,21,23,,24,38,39,4 2,43,44,46,48,49,50,52,,54,60,62,64,,65,67,68,69,70,72,73,77,79,82,86 7

8 laboratorio N 5: Carga y descarga de un capacitor 2 Práctica en el laboratorio de física Abril 6 Abril 10 Semana CAMPO MAGNETICO Y SUS FUENTES 5.1 Fuentes del campo magnético 5.2 Líneas de Campo, flujo magnético y ley de Gauss del magnetismo 5.3 Movimiento de partículas cargadas en un campo magnético. 5.4 Aplicaciones del movimiento de partículas cargadas 5.5 Fuerza magnética sobre un conductor con corriente. 5.6 Fuerza y momento de torsión sobre una espira con corriente Campo magnético de una carga en movimiento 5.8. Campo magnético de un elemento de corriente (Ley de Biot-Savart). 27.1, Lectura sección 29.5, 29.6 del texto complementario , Lectura en el texto Vol2. sección 28.2

9 5.9. Campo magnético de un conductor recto con corriente 2 Lectura en el texto Vol2. sección Fuerza entre conductores paralelos Campo magnético de una espira circular con corriente Ley de Ampère Aplicaciones de la ley de Ampère. laboratorio N 6: Campo magnético de un solenoide 28.6 Lectura en el texto Física de Lea y Burke 3a Ed. sección Lectura en el texto Vol2. sección 28.7, Práctica en el laboratorio de física Abril 20 Abril 24 Semana 12 Cap. 27 Cap. 28 TERCER PARCIAL 2 Abril 27 Abril 30 4,5,6,9,12,13,15,18,20,21,23,24,25,30,31,37,39,4 0,44,45,4,6,48,55,57,60,61,62,65,66,67,68,69,70, 71,73,75,77,79,80,,81,82,83,84,86,89,91 2,4,8,12,15,17,20,21,22,25,27,31,32,34,35,37,38, 41,43,,49,54,55,56,60,62,64,65,67,68,72,73,74,7 9,80,86 6.INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA 6.1. Experimentos de inducción 6.2. Ley de Faraday

10 6.3. El principio de funcionamiento del generador de corriente alterna. Valor eficaz de I y V. 1 Lectura en el texto complementario 1 sección Ley de Lenz Fuerza electromotriz de movimiento Campos eléctricos inducidos 6.7. Corriente de desplazamiento 6.8. Ecuaciones de Maxwell laboratorio N 7: Inducción Electromagnética Lectura en el texto complementario 1 sección 31.7 Lectura en el texto Vol2. sección 29.7 Lectura en el texto Física de Castro 1a. Ed. capítulo5 2 Mayo 11 Mayo 15 Semana Auto inductancia e inductores Cap. 29 Cap ,7,9,12,16,19,20,2,,24,25,30,33,36,38,44,45,46,47,49,52,54,55,56,57,,58,59,62,64,65,67,71,76, 77 4,7,9,17,18,20,21,22,29,38,43,45,49,50,53,57,5 9,61,62,63,65,67,71,74,77 Lectura en el texto Vol2. sección 30.1, 30.2

11 6.10 Energía del campo magnético Circuitos R-L

12 12 7. Opciones metodológicas-actividades de aprendizaje Con la siguiente metodología se pretende alcanzar los objetivos propuestos El alumno debe leer previamente el tema a desarrollar por el profesor Exposición de los temas por parte del profesor, estimulando la participación del estudiante por medio de preguntas, problemas y situaciones modelo. (L1) Programación de clases prácticas que impliquen discusión y resolución de preguntas y problemas modelo, se hará énfasis en el uso del lenguaje científico apropiado para la descripción de las situaciones. (L2) Asignación de lecturas complementarias (en español o inglés) a través del catálogo web de la asignatura, revisiones bibliográficas y problemas para su estudio o resolución como trabajo fuera de clase, que serán evaluadas en clase mediante quices, foros o mesas redondas o la estrategia que el profesor considere conveniente para la discusión (L3). Asignación de actividades que serán desarrolladas en grupo, en clase o por fuera de ellas a criterio del profesor y que pueden ser evaluadas con la estrategia que el profesor considere conveniente para la discusión (L2). Asignación de material complementario (en español o inglés) a través del catálogo WEB de la asignatura (L2, L6). Realización de prácticas de laboratorio de carácter demostrativo por parte del profesor que ayuden al estudiante a apropiarse de los conceptos tratados. También, los estudiantes, en grupos de 4, realizarán experiencias en el laboratorio, bajo la supervisión del profesor y del auxiliar de laboratorio de física electricidad. Cada grupo rendirá un informe de la respectiva práctica, en la forma que exija su profesor. 8. Evaluación Tres cortes parciales y un examen final. El primer corte con un valor del 30%, el segundo y tercer corte con un valor de 25% y el corte final con un valor de 20%. La nota de cada corte estará integrada así: un examen escrito cuyo valor es 80% y el 20% restante serán: dos quices (de obligatorio cumplimiento), los informes de laboratorio realizados en el período en que se desarrolló dicho parcial, controles de trabajos y revisión de tareas, pasadas al tablero y participaciones en clase. Cada parcial se hará sobre un determinado material, que también incluye obligatoriamente los temas relativos a las experiencias e informes de laboratorio realizados. Se propone que cada parcial tenga la siguiente estructura: (1) una pregunta de análisis de una situación física donde el estudiante muestre su capacidad para analizar y redactar una respuesta con sentido físico (2) preguntas relativas al laboratorio que pueden ser de procedimiento, de los objetivos o de los resultados obtenidos (3) una sección de al menos 5 preguntas de selección múltiple tipo examen comprensivo y (4) uno o dos problemas o ejercicios de desarrollo donde el estudiante justifique claramente sus procedimientos matemáticos haciendo énfasis en el uso de las unidades. Los quices se realizarán con tiempo máximo de 30 minutos y su desarrollo es a criterio del profesor. El examen final tiene un valor del 20% de la nota definitiva y está divido de la siguiente manera: el informe correspondiente a la práctica de Inducción electromagnética tendrá un valor de 10% y el examen final escrito tendrá un valor de 90%. Los controles de trabajos y tareas serán evaluadas en los exámenes parciales a criterio de cada profesor. Todos los exámenes serán en la fecha, hora y sitio de acuerdo al horario de clases; los supletorios se rigen por el reglamento de estudiantes vigente. La inasistencia a las clases de experiencias de laboratorio tendrá una nota de 0.0. No existen supletorios de quices.

13 La valoración de los informes de laboratorio se realizará de acuerdo con la siguiente tabla Item a evaluar Valoración Preguntas de selección múltiple 10% Problema 10% Anotaciones y cálculos (Trabajo directo en el laboratorio) 40% Preguntas del profesor 10% Conclusiones 30% 13 Evidencia de aprendizaje Periodo de la evaluación Primer parcial Quinta semana de clases- Feb. 23-Feb. 27 (Comprende el tema 1 ) Segundo parcial Novena semana de clases - Mar. 23 Mar. 26 (Comprende los temas 2, 3 y 4) Tercer parcial Decimotercera semana de clases Abr. 27 May. 1 (Comprende el tema 5 ) Examen final El examen final se llevará a cabo en la fecha, hora y sitio determinado por la Universidad (Comprende los temas 5 y 6 ) Ponderación de la evaluación (sobre cada corte) 80/100 80/100 80/100 90/ Bibliografía 1., F.; Zemansky, M.; Young, H.; Freedman, R. Física Universitaria,. Decimotercera edición. México, Pearson Educación de México, p, ISBN: Serway, R.; Beichner, R.. Física. Para estudiantes de ciencias e ingeniería.. 5 ª edición. México: McGraw-Hill, ISBN: Castro, D.; Olivo, A. Física Electricidad. Para Estudiantes de ingeniería, notas de clase. Primera edición. Barranquilla: Ediciones Uninorte, p. ISBN: Lea, S.; Burke, J. Física. La naturaleza de las cosas,. Primera edición. México: International Thomson Editores, Physics, Brooks/Cole, p. ISBN: Ohanian, H; Markert, J. Física para ingeniería y ciencias.. 3 ª edición. México: McGraw-Hill, ISBN: Castro, D.; Lobo, R.; Miranda, J.; Mendoza, A. Manual de Laboratorio de Física Electricidad. Segunda edición. Barranquilla: Ediciones Uninorte, p. ISBN: Bauer, W; Westfall G. Física para ingeniería y ciencias. Segunda edición. McGraw-Hill, ISBN: