Escuela N Profesor Francisco Humberto Tolosa. San Martín 562 Rivadavia Mendoza. Tel: (0263) Mail:

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1 CICLO LECTIVO CURSO: Tercero ESPACIO CURRICULAR: Física III RÉGIMEN DE CURSADO: Anual FORMATO: Asignatura CARGA HORARIA: 8 hs cátedra y 2 hs de gestión PROFESOR: MINELLI, Natalia 1- OBJETIVOS: Manipular, observar y analizar experiencias de carga, interacciones electrostáticas e interacciones magnéticas y experiencias electromagnéticas con corrientes y campos variables en el tiempo; como así también experiencias de medida y cálculos de las magnitudes físicas en circuitos eléctricos identificando dispositivos que utilizan campos eléctricos o magnéticos (resistencias, baterías, capacitores, instrumentos de medición, electroimanes, imanes permanentes, etc.) e interpretando sus posiciones y funciones en circuitos eléctricos simbólicos y reales. Predecir y calcular efectos de distribuciones de cargas eléctricas sobre otras cargas o sobre el espacio que las rodea; efectos de dipolos magnéticos y de distribuciones de corrientes eléctricas sobre el espacio que las rodea, sobre cargas eléctricas o sobre otras corrientes eléctricas colocadas en este espacio y efectos de las interacciones electromagnéticas, sobre cargas y corrientes y sobre distintos materiales inmersos en tales campos; aplicando las leyes experimentales y teóricas, para calcular los campos e interacciones (eléctricas y magnéticas) utilizando descripciones integrales y diferenciales del cálculo vectorial, para los campos vectoriales Eléctrico y Magnético y relacionando tales descripciones. Describir y calcular energías eléctricas y potenciales eléctricos debidos a diversas distribuciones de cargas y energías magnéticas en distintos sistemas. Conocer y comprender el trabajo formal de Maxwell, que lo llevó a la predicción de la existencia de ondas electromagnéticas y a la interpretación de la Luz como tal, entendiendo la formalización deductiva de sus conclusiones que lo llevó a completar la Ley de Ampere mediante un análisis de simetría. Utilizar el Principio de Huygens para explicar la propagación ondulatoria y los fenómenos de reflexión, refracción, interferencia y difracción de la luz. Explicar cualitativa y matemáticamente los fenómenos de formación de sombras, dispersión, reflexión, refracción, reflexión total y descomposición de la luz; y los 1

2 conceptos de formación de imágenes en lentes y espejos para construir y explicar el funcionamiento de instrumentos ópticos sencillos. 2- ORGANIZACIÓN DE LOS EJES TEMÁTICOS: EJE I INTERACCIÓN ELÉCTRICA Y CAMPOS ELÉCTRICOS 1. Carga eléctrica y campo eléctrico 1.1. Carga eléctrica 1.2. Conductores, aislantes y cargas inducidas Ley de Coulomb Campo eléctrico y fuerzas eléctricas Cálculos del campo eléctrico Líneas de campo eléctrico Dipolos eléctricos. 2. Ley de Gauss Carga y flujo eléctrico Cálculo del flujo eléctrico Ley de Gauss Aplicaciones de la Ley de Gauss Cargas en conductores. 3. Potencial Eléctrico Energía potencial eléctrica Potencial eléctrico Cálculo de potencial eléctrico Superficies equipotenciales Gradiente de potencial. EJE II CIRCUITOS ELÉCTRICOS 1. Capacitancia y dieléctricos Capacitores y capacitancia Capacitores en serie y en paralelo Almacenamiento de energía en capacitores y energía de campo eléctrico Dieléctricos Modelo molecular de carga inducida Ley de Gauss en dieléctricos. 2. Corriente, resistencia y fuerza electromotriz 2.1. Corriente eléctrica Resistividad Resistencia Fuerza electromotriz y circuitos Energía y potencia en circuitos eléctricos. 2

3 3. Circuitos de corriente continua 3.1. Resistores en serie y en paralelo Reglas de Kirchhoff Instrumentos de medición eléctrica Circuitos RC (resistencia-capacitancia). EJE III INTERACCIÓN MAGNÉTICA Y CAMPOS MAGNÉTICOS 1. Campo Magnético y fuerzas magnéticas Magnetismo Campo Magnético Líneas de campo magnético y flujo magnético Ley de Gauss para el magnetismo Movimiento de partículas cargadas en un campo magnético Aplicaciones del movimiento de partículas cargadas Fuerza magnética sobre un conductor por el que circula corriente Fuerza y momento de torsión sobre una espira de corriente El motor de corriente directa Efecto Hall. 2. Fuentes de campo magnético Campo magnético de una carga en movimiento Campo magnético de un elemento de corriente Campo magnético de un conductor recto por el que circula una corriente Fuerza entre conductores paralelos Campo magnético de una espira circular de corriente Ley de Ampere Aplicaciones de la Ley de Ampere Materiales Magnéticos. 3. Inducción electromagnética 3.1. Experimentos de inducción Ley de Faraday Ley de Lenz Generadores Fuerza electromotriz por movimiento Campos eléctricos inducidos Corriente de desplazamiento y Ecuaciones de Maxwell. EJE IV INDUCTANCIA Y CORRIENTE ALTERNA 1. Inductancia 1.1. Inductancia mutua Autoinductancia e inductores Energía del Campo Magnético Circuito R-L. 3

4 1.5. Circuito L-C Circuito R-L-C en serie. 2. Corriente Alterna 2.1. Fasores y corrientes alternas Resistencia y reactancia El circuito R-L-C en serie Potencia en circuitos de corriente alterna Resonancia en los circuitos de corriente alterna Transformadores. EJE V ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS 1. Ecuaciones de Maxwell y ondas electromagnéticas. 2. Ondas electromagnéticas planas y rapidez de la luz. 3. Ondas electromagnéticas sinusoidales. 4. Energía de las ondas electromagnéticas y el vector de Poynting. 5. Cantidad de movimiento en las ondas electromagnéticas y presión de radiación. 6. Ondas electromagnéticas estacionarias. 7. Espectro electromagnético. EJE VI ÓPTICA GEOMÉTRICA 1. Naturaleza y propagación de la luz 1.1. La naturaleza de la Luz 1.2. Reflexión y refracción Reflexión interna total Dispersión, 1.5. Polarización Dispersión de la Luz Principio de Huygens. 2. Óptica Geométrica 2.1. Reflexión y refracción en una superficie plana Reflexión en una superficie esférica Refracción en una superficie esférica Lentes delgadas Instrumentos ópticos: el ojo, cámaras fotográficas, la lupa, microscopios y telescopios. EJE VII ÓPTICA FÍSICA 1. Interferencia 1.1. Interferencia y fuentes coherentes Interferencia de la luz procedente de dos fuentes, 1.3. La intensidad de los patrones de interferencia Interferencia en películas delgadas. 4

5 1.5. El interferómetro de Michelson. 2. Difracción 2.1. Difracción de Fresnel y Fraunhofer Difracción desde una sola ranura Intensidad en el patrón de una sola ranura Ranuras múltiples Rejillas de difracción Difracción de rayos X Aberturas circulares y poder de resolución, 3- METODOLOGÍA La metodología utilizada consiste en: Clases expositivas teórico-prácticas que activen procesos de interacción con el alumno, enfrentándolo con situaciones problemáticas y despertando el placer por comprender la situación y llegar a la solución por medio de la aplicación del conocimiento. Las clases expositivas se pueden desarrollar con la ayuda de recursos tecnológicos como videos, simuladores, etc. Clases experimentales en las cuales se realizaran experimentos sencillos, con materiales caseros, o bien experimentos con instrumentos de laboratorio donde el alumnos podrá observar los fenómenos, analizar y discutir acerca de lo que observan, medir utilizando instrumentos apropiados, comparar y sacar conclusiones. Clases experimentales con simuladores donde los alumnos podrán observar los fenómenos físicos simulados en computadora y podrán experimentar cambiando valores a diferentes variables predeterminadas en los simuladores y sacando conclusiones acerca de lo que observan. 4- EVALUACIÓN Para obtener la regularidad los alumnos serán evaluados mediante: Observación continua de la participación, de los resultados de las reflexiones y la calidad de las conclusiones a las que lleguen. Resolución de trabajos prácticos, uno por cada punto en el eje temático correspondiente. La revisión de los ejercicios de los trabajos prácticos se harán en función de las dudas de los alumnos en consulta. La aprobación de dos (o tres) parciales escritos e individuales teóricos-prácticos que incluirán los contenidos dados en clase a la fecha de los mismos, previamente fijada. Si el alumno no aprueba el o los parciales escritos tendrá la oportunidad de un recuperatorio por cada uno. 5

6 Para obtener la regularidad del espacio los alumnos deberán cumplir, además, con el mínimo de asistencia requerido, esto es, el 60% del total de clases. Para obtener la acreditación de la unidad curricular, una vez regularizado el mismo, deberá aprobar un examen final oral y/o escrito, el cual comenzará con un tema que seleccione el alumno y luego con preguntas sobre cualquier tema de los contenidos planificados. Para acreditar el espacio bajo la condición de alumno libre el alumno deberá aprobar, en primer lugar, un examen escrito teórico-práctico de todos los contenidos planificados en el espacio. Una vez aprobado el examen escrito deberá aprobar un examen oral de todos los contenidos planificados. Acreditación directa: No 5- BIBLIOGRAFÍA EJE I: CENGAGE Learning Editores S.A. EJE II: CENGAGE Learning Editores S.A. EJE III: CENGAGE Learning Editores S.A. EJE IV: Serwey-Jewett. FÍSICA para ciencias e ingenierías con Física Moderna. Volumen 2. CENGAGE Learning Editores S.A. EJE V: CENGAGE Learning Editores S.A. EJE VI: 6

7 CENGAGE Learning Editores S.A. EJE VII: CENGAGE Learning Editores S.A. Bibliografía de Consulta: Sears-Zemansky-Yaung-Freedman. FÍSICA UNIVERSITARIA. Volumen 1. Addison-Wesley. Serway-Jewett. FÍSICA para ciencias e ingenierías con Física Moderna. Volumen 1. CENGAGE Learning Editores S.A. Resnick-Holliday-Krane. FÍSICA. Volumen 1 y 2. CECSA. México Serway-Vuille. FUNDAMENTOS DE FÍSICA. Volumen 1 y 2. CENGAGE Learning Editores. México M. Alonso y E. J. Finn. Física. Addison Wesley Iberoamericana P. Hewitt Física Conceptual. Editorial Addison Wesley. México CRONOGRAMA 07/04 al 18/04 Cargas eléctricas y Campo eléctrico. 21/04 al 25/04 Ley de Gauss. 28/04 al 09/05 Potencial eléctrico. 12/05 al 16/05 Primer parcial escrito. Capacitores y capacitancia. 19/05 al 06/06 Corriente, resistencia y FEM. 09/06 al 20/06 Circuitos de corriente continua. 23/06 al 04/07 Magnetismo e interacción magnética. 11/08 al 22/08 Segundo parcial escrito- Campo magnético. 25/08 al 29/08 Fuentes de Campo Magnético. 01/09 al 12/09 Inducción electromagnética. 15/09 al 03/10 Inductancia. Corriente alterna. 06/10 al 10/10 Ondas electromagnéticas. 13/10 al 31/10 Tercer parcial escrito. Óptica Geométrica. 03/11 al 21/11 Óptica Física. Natalia Minelli Prof. de Matemática, Física y Cosmografía 7