SÍLABO ASIGNATURA: FÍSICA GENERAL II CÓDIGO: 3A0004 I. DATOS GENERALES 1.1 Departamento Académico : Ingeniería Electrónica e Informática 1.2 Escuela Profesional : Ingeniería Informática 1.3 Ciclos de Estudios : II Ciclo Segundo Año 1.4 Créditos : 05 1.5 Condición : Obligatorio 1.6 Pre-Requisito : Física general I 1.7 Horas Semanales : 06 (Teoría 04 Practica 02) 1.8 Horas de Clase Total : 102 horas 1.9 Profesor Responsable : Lic. Calderón Días Edwin 1.10 Año Lectivo Académico : 2014-II II. SUMILLA: 2.1 NATURALEZA DE LA SIGNATURA: Asignatura de Ciencias Básicas. 2.2 SÍNTESIS DE CONTENIDO: Electrostática: Fuerza eléctrica, campo eléctrico y potencial eléctrico. Distribución de cargas discretas y continuas. Ley de Gauss. a ecuación de Poisson y Laplace. El dipolo eléctrico. Condensadores y dieléctricos. Resistencia. Ley de Ohm. Circuitos eléctricos de Corriente Continua.. Circuito R-C. Campo magnético. Ley de Biot y Savart. Ley de Ampere. Ley de Faraday y de Lenz. Inductancia propia y mutua. Circuito R- L. Circuitos de corriente alterna y fasores. Circuitos R-L-C. Ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo. Ondas electromagnéticas. III. OBJETIVOS: 3.1 GENERALES: Describir física y matemáticamente los fenómenos electromagnéticos, desde el punto de vista clásico Resolver problemas de electricidad y magnetismo, que estén relacionados con formas geométricas definidas de los cuerpos portadores de carga y/o corriente eléctrica. 3.2 ESPECÍFICOS: Al finalizar el dictado de la asignatura de Física III, el estudiante será capaz de: Calcular la fuerza de interacción de las partículas y cuerpos cargados. Tanto en el vacío como en otros medios materiales. 1
Calcular y definir los elementos eléctricos como: La resistencia, capacidad e inductancia. Calcular y definir la diferencia de potencial entre dos puntos y la intensidad de corriente eléctrica. Analizar cualquier circuito eléctrico de corriente continua y alterna. Aplicando correctamente las leyes que las gobiernan. Así como interpretar físicamente sus efectos. Analizar la acción del campo magnético en un medio. Entender la naturaleza de las ondas electromagnéticas y su propagación. IV. PROGRAMA ANALÍTICO CALENDARIZADO CAPITULO I: CARGA ELÉCTRICA, LEY DE COULOMB Semana 1 Objetivo.- Aplicar la ley de Coulomb para cargas discretas y continúas. 1.1 Operadores vectoriales en coordenadas rectangulares, cilíndricas y esféricas para el electromagnetismo: Gradiente, divergencia, rotacional, laplaciano, Teorema de la divergencia y teorema de Stokes. 1.2 Carga eléctrica. Distribución de cargas (discretas y continuas). Unidades 1.3 Ley de la conservación de la carga. 1.4 Ley de Coulomb para distribuciones de carga (discretas y continuas). Principio de superposición. Problemas. CAPITULO II: CAMPO ELÉCTRICO Semana 2 Objetivo.- Estudiar el campo eléctrico para distribuciones continuas y discretas 2.1 Intensidad de campo eléctrico. Unidades. 2.2 Campo eléctrico debido a distribuciones discretas y continuas de carga. 2.3 Campo eléctrico en conductores. Problemas. CAPITULO III: LEY DE GAUSS PARA EL CAMPO ELÉCTRICO Semana 3 Objetivo.- Aplicar la ley de Gauss para obtener el campo eléctrico 3.1 Concepto de líneas de fuerza. 3.2 Angulo solido, densidad de flujo eléctrico, flujo eléctrico y ley de Gauss. 3.3 Aplicaciones de la Ley de Gauss. Problemas. CAPITULO IV: POTENCIAL ELÉCTRICO Semana 4 Objetivo.- Estudiar el potencial eléctrico y la energía potencial eléctrica de un sistema de cargas. 4.1 Trabajo y potencial eléctrico. 4.2 Diferencia de potencial entre dos puntos. 4.3 Energía potencial electrostática de un sistema de cuerpos cargados. 4.4 Relación entre potencial eléctrico y campo eléctrico. Ecuación de Maxwell para campos eléctricos estáticos. 4.5 Campo eléctrico y potencial eléctrico de un dipolo eléctrico. 2
4.6 Ecuación de Poisson y Laplace. Solución de la ecuación unidimensional. Problemas. CAPITULO V: CAPACITANCIA ELÉCTRICA Semana 5 Objetivo.- Estudiar la capacidad y energía almacenada en los condensadores 5.1 Concepto de capacidad eléctrica. Unidades. 5.2 Condensadores. Asociación de condensadores. 5.3 Energía almacenada en los condensadores. 5.4 Fuerzas entre las placas de un condensador. Problemas CAPITULO VI: CORRIENTE ELÉCTRICA CONTINUA Semana 6 Objetivo.- Estudiar el circuito eléctrico y sus elementos y aplicar la Ley de Ohm. 6.1 Circuito eléctrico: Elementos activos y pasivos. 6.2 Potencial, intensidad y densidad de corriente. 6.3 Ley de Ohm. Ley de Joule. 6.4 Circuitos resistivos en serie, en paralelo y mixtos. Circuito R-C. Problemas PRIMERA PRÁCTICA CALIFICADA CAPITULO VI: ANÁLISIS DE CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA Semana 7 Objetivo.-Aplicar los las leyes y teoremas básicos en el análisis de los circuitos eléctricos. 7.1 Circuitos equivalentes. Leyes de Kirchhoff. 7.2 Teoremas de Thévenin y Norton. 7.3 Teorema de la transferencia de la máxima potencia. 7.4 Puente de Wheatstone. Amperímetro. Voltímetro. Problemas. Semana 8 EXAMEN PARCIAL CAPITULO VIII: CAMPO MAGNÉTICO Semana 9 Objetivo.- Estudiar la ley de Biot y Savart, ley de Gauss y la ley de Ampere para el magnetismo. 8.1 Intensidad de campo magnético. Líneas de inducción magnética. Flujo magnético. Unidades 8.2 Ley de Biot y Savart para distribuciones: Líneas, superficiales y volumétricas de corriente. 8.3 Ley de Gauss para el magnetismo. 8.4 Ley de Ampere. Problemas y aplicaciones. Problemas. Semana 10 Objetivo.- Estudiar la fuerza magnética, el dipolo eléctrico y el Efecto Hall 9.1 Fuerza magnética sobre una corriente eléctrica. 9.2 Fuerza de Lorentz. 9.3 Dipolo magnético. Torque sobre una espira con corriente. 9.4 Espectrómetro de masas. El ciclotrón. El efecto Hall. 9.5 Bombas electromagnéticas. Problemas. 3
CAPITULO IX: INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA Semana 11 Objetivo.- Estudiar la ley de Faraday y la ley de Lenz 11.1 Ley de inducción electromagnética. Ley de Faraday para circuitos fijos y móviles. 11.2 Ley de Lenz. Autoinducción. Inductancia mutua. 11.3 Corriente de torbellino. Aplicaciones. Problemas. SEGUNDA PRÁCTICA CALIFICADA Semana 12 Objetivo.- Estudiar los principios físicos de los generadores y motores. Estudiar la inductancia y la autoinductancia. 12.1 Generadores y motores. 12.2 Circuito R-L. 12.3 Circuito L-C 12.4 Energía magnética. Problemas. CAPITULO X: CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA Semana 13 Objetivo.- Estudiar y analizar los circuitos R-L-C en corriente alterna 13.1 Circuito R-L. 13.2 Circuito R-C. 13.3 Circuito R-L-C en serie y paralelo. Resonancia. Problemas. 13.4 Transformadores y Fasores 13.5 El instructor hará una exposición sobre el tema y el alumno presentará un comentario. CAPITULO XI: ECUACIONES DE MAXWELL Y ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS Semana 14 Objetivo.-Estudiar y Aplicar las ecuaciones de Maxwell en el electromagnetismo 14.1 Corriente de desplazamiento de Maxwell. 14.2 Ecuaciones de Maxwell. 14.3 Ecuaciones de onda para las ondas electromagnéticas. Semana 15 Objetivo.- Aplicar el vector Poyting en radiación electromagnética 15.1 Vector de Poyting: Ondas electromagnéticas. Problemas. TERCERA PRÁCTICA CALIFICADA Semana 16.- EXAMEN FINAL Semana 17 EXAMEN SUSTITUTORIO 4
V. EVALUACIÓN EXAMEN APLAZADO Examen Parcial, EP Examen Final, EF Examen Sustitutorio ES, (único e integral, reemplaza a EP ó EF) Promedio de Practicas y Trabajos prácticos (Monografías y visitas de estudio), PP NOTAFINAL EP EF 3 PP VI. METODOLOGÍA: Exposiciones de clases magistrales utilizando pizarra y medios audiovisuales dentro de la concepción moderna del proceso ENSEÑANZA-APRENDIZAJE por OBJETIVOS. La evaluación se basa en la técnica metodología enunciada anteriormente. VII. BIBLIOGRAFÍA 7.1 BIBLIOGRAFÍA BÁSICA: * FISBANE, Gsiorowicz - Thorton, Física para Ciencias e Ingeniería Vol. II, Prentice Hall hispanoamericana S. A. 2009. * Teoría de campos electromagnéticos. Arturo Talledo. Ediciones UNI 2000 * TIPLER PAUL A. Física. Volumen II, Reverte S. A. 2007. * MARSHALL, DUBROFF, SKITEC, Electromagnetismo Conceptos y aplicaciones, Prentice Hall Hispanoamericana S.A. 2006. * EVDOKIMOV. F.E. Fundamentos Teóricos de la Electrotecnia. Mir Moscú, 1978. * POPOVIC BRANCO D, Introductory Engineering Electromagnetic. Addison Wesley 1971. * ALONSO FINN Física Volumen II Feisa 1990. 7.2 BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA: * J. A EDMINISTER, M. S. E, Teoria y Problemas de Electromagnetismo, Edit. Mc Graw-Hill Latinoamericana S.A. 1979 * W. J. DUFFIN, Electricidad y Magnetismo, Ediciones Urmo, 1965 5