GUÍA DOCENTE: GRADO en Ingeniería Informática CENTRO Escuela Politécnica Superior CURSO ACADÉMICO Grado: en Ingeniería Informática Centro: Escuela Politécnica Superior Denominación de la asignatura: Física Código Módulo al que pertenece: Física Carácter (ej: básico/obligatorio/optativo): Básico Créditos ECTS: 6 Porcentaje de presencialidad: 40 DATOS DE LA ASIGNATURA 1 Año del Plan de Estudios: Horas: 150 horas totales Horas de trabajo presencial: 60 Curso académico:2010-2011 Materia a la que pertenece: Física Horas de trabajo no presencial: 90 CURSO: primero 1º cuatrimestre x 2º cuatrimestre anual Plataforma virtual: Nombre: Mª Pilar Martínez Jiménez e-moodle y http://rabfisi15.uco.es/ DATOS DEL PROFESORADO Centro al que está adscrito: Escuela politécnica Superior Departamento al que pertenece: Física Aplicada Área: Física Aplicada Ubicación despacho: C-2 e-mail: fa1majip@uco.es Tfno: 957218377 URL web: http://rabfis15.uco.es/ Otro Profesorado que imparte la asignatura (repetir tantas veces como sea necesario) Nombre: Profesor asociado, por determinar Centro al que está adscrito: Escuela Politécnica Superior Departamento al que pertenece: Física Aplicada Área: Física Aplicada Ubicación despacho: e-mail: Tfno: URL web: REQUISITOS Y COMPETENCIAS REQUISITOS PREVIOS: Requisitos establecidos en el Plan de Estudio. Ninguno RECOMENDACIONES: 1º Proceder el bachiller de ciencias con incidencia en Física 2º Cursar la asignatura curso cero de Física 1 En amarillo los campos que estarán cumplimentados en la aplicación informática 1
COMPETENCIAS: Establecidas para la asignatura en el plan de estudios. Competencias Básicas CB5.- Que los estudiantes hayan desarrollado las habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía. Competencias Universidad CU2: Conocer y perfeccionar el nivel de usuario en el ámbito de las TICs. Competencias Específicas Básicas CEB2: Comprensión y dominio de los conceptos básicos de campos y ondas y electromagnetismo, teoría de circuitos eléctricos, circuitos electrónicos, principio físico de los semiconductores y familias lógicas, dispositivos electrónicos y fotónicos,y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería. CONTENIDOS TEÓRICOS Y PRÁCTICOS II. INTRODUCCION TEMA 1. CAMPOS ESCALARES Y VECTORIALES 1.1 Introducción al Algebra Vectorial 1.2. Campos escalares. Campo escalar. Superficies equiescalares y líneas de nivel. 1.3. Operador nabla. Gradiente de un campo escalar. 1.4. Campos vectoriales. Líneas de campo. 1.5. Circulación de un campo vectorial. 1.6. Flujo de un campo vectorial. 1.7. Rotacional de un campo vectorial. Teorema de Stokes. Laplaciana II. ELECTROMAGNETISMO TEMA 2. ELECTROSTÁTICA 2.1 Carga eléctrica. Ley de Coulomb. Principio de Superposición 2.2. Campo eléctrico. 2.2 Flujo eléctrico. Ley de Gauss. Ejemplos de aplicación. 2.3 Potencial eléctrico. Conductores en equilibrio electrostático. Ejemplos de aplicación. 2.4 Capacidad. Condensador plano. Asociación de condensadores. 2.5 Energía de un condensador cargado. TEMA 3. CORRIENTE ELÉCTRICA Y CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA 3.1. Corriente eléctrica, densidad e intensidad de corriente. Conductancia y resistencia eléctrica. Ley de Ohm. Asociación de resistencias. 3.2. Fuerza electromotriz 3.3. Elementos activos de un circuito: Generadores ideales y reales. Equivalencia de generadores. Potencia y energía. Ley de Joule. 3.4. Carga y descarga de un condensador a través de una resistencia. 3.5. Análisis de circuitos de corriente continua. Leyes de Kirchhoff. Método de mallas y nudos. Aplicación de los métodos TEMA 4. MAGNETISMO 4.1. Introducción 4.2. Fuerza magnéticas sobre diferentes elementos de corriente. Ciclotrón 4.4. Espira. Momento magnético 4.5. Campo magnético. Ley de Biot Savart 4.6. Flujo magnético. Ley de Ampère 4.7. Campos magnéticos dependientes del tiempo. Ley de Farady-Lenz 4.8. Campos eléctricos inducidos. 4.9. Autoinducción e inductancia 4.10. Circuitos serie RL. Transitorio en un circuito serie RL. 2
4.11. Energía magnética. TEMA 5. CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA. 5.1. Tensión y corriente alterna. Funciones sinusoidales. Valores medio y eficaz. Relación tensión corriente en los elementos de un circuito. 5.2. Circuito RLC serie en régimen permanente. Concepto de impedancia. Triángulo de la impedancia. Ángulo de fase. Asociación de impedancias 5.3. Notación exponencial compleja. Concepto de fasor. Relaciones fasoriales en los elementos de un circuito. Impedancia compleja. 5.4. Análisis de circuitos en corriente alterna. III. ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS TEMA 6. OSCILACIONES Y ONDAS 6.1. Oscilaciones. Movimiento armónico simple: Oscilador lineal 6.2. Movimiento ondulatorio. Definición de onda. Clasificación de las ondas 6.3. Ecuaciones de Maxwell. 6.4. Ecuación de onda. Ondas electromagnéticas 6.5. Energía y cantidad de movimiento de una onda electromagnética. 6.6. Propagación de ondas electromagnéticas en medios materiales 6.7. El espectro electromagnético. Generación y detección de ondas electromagnéticas. Antenas. IV. FÍSICA DEL ESTADO SÓLIDO Y OPTOELECTRÓNICA TEMA 7. FÍSICA DE LOS SEMICONDUCTORES: DIODOY TRANSISTORES 7.1. Clasificación de los materiales. Teoría del electrón libre y teoría de bandas para el estado sólido. Semiconductores: extrínsecos e intrínsecos. 7.2. Conducción en semiconductores. Estructura de la unión p-n. Zona de carga espacial (expresar las formulaciones sin deducirlas). Potencial de contacto. 7.3. Diodos y transistores. CONTENIDOS PRÁCTICOS: 1º Estudio de Osciloscopio virtual y su aplicación al estudio de corriente alterna y oscilaciones 2º Estudio de campos y potenciales electrostáticos y condensadores 3º Estudio de circuitos eléctricos: Ley de Ohm y de Kirchoff 4ºº Estudio de circuitos RL, RC y RLC en corriente alterna 5º Determinación de la velocidad del sonido METODOLOGÍA Para las actividades presenciales elegir entre: 1. Lección magistral 2. Laboratorio 3. Tutorías 4. Actividades de evaluación 5. Otras: Resolución de Problemas 1. Lección magistral. Grupos máximos de 65 alumnos y un total de 36 horas Se desarrollaran los conceptos teóricos y se verán ejercicios de aplicación de los conceptos expuestos. 2. Laboratorio. En grupos de 20 alumnos, se realizarán tres prácticas experimentales en el laboratorio, de las expuestas en el programa de la asignatura. Cada sección de práctica será de dos horas, por lo que el número total de horas de laboratorio experimental serán 6. 3. Tutorías colectivas 3
En grupo de 20 alumnos y en la sala de Tutorías Informatizada del departamento de Física Aplicada se realizarán ejercicios de aplicación, algunos de ellos mediante simulaciones y laboratorios virtuales, y se resolverán las diferentes dudas que tengan los alumnos sobre todos los conceptos teóricos-prácticos que se imparten. El número total de horas será de 6 horas 4. Actividades de evaluación. Se realizarán exámenes para evaluar las diferentes actividades que se implementan en esta asignatura. Los exámenes incluyen preguntas de desarrollo, cuestiones y ejercicios tanto teóricos como prácticos. El número total de horas dedicadas a actividades de evaluación serán 5. 5. Otras: Resolución de problemas En grupos de 20 alumnos, se realizarán trabajos de resolución de ejercicios prácticos en grupos de 4 alumnos, se expondrán y corregirán colectivamente. Las horas que se dedicarán a estas actividades serán 7 Para las actividades no presenciales elegir entre: 1. Estudio. Número de horas 41 6. Problemas: Número de horas 41 2. Otras: Realización de las memorias de prácticas: Número de horas 8. MATERIAL DE TRABAJO PARA EL ALUMNADO Indicar los materiales concretos elaborados por el profesorado de los que dispondrá el alumnado para orientar su aprendizaje al iniciar la asignatura: (si se desea, es posible incluir un link en los materiales disponibles) http://rabfis15.uco.es/ y http://www2.uco.es/moodle/ y Cuadernos de Prácticas: Guiones de prácticas para realizarlas y programas de laboratorios virtuales, para preparar, consultar el modo de operar y validar resultados, http://www2.uco.es/moodle/course/view.php?id=8023; y http://rabfis15.uco.es/deptfisica/eps/ Osciloscopio virtual http://rabfis15.uco.es/lvct/descargas/fisica/24/ Introducción al cálculo de errores: http://rabfis15.uco.es/calculodeerrores/ Algebra vectorial: operaciones con vectores: http://rabfis15.uco.es/magvectoriales/ Estudio de Electrostática : http://rabfis15.uco.es/lvfem/ Estudio de condensadores : http://rabfis15.uco.es/portalcondensadores/ Ley de Ohm y resolución de circuitos http://rabfis15.uco.es/electrocinetica/ Inducción electromagnética: http://rabfis15.uco.es/lie2/ Estudio de circuitos de corriente alterna: http://rabfis15.uco.es/lelavicecas/ Física del estado sólido, dispositivos electrónicos, diodos y transistores: http://rabfis15.uco.es/transistoresweb/ Manual de la asignatura: Presentaciones de los temas teóricos y tutoriales complementarios http://www2.uco.es/moodle/course/view.php?id=8023; http://rabfis15.uco.es/deptfisica/eps/ y http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/electro/ele ctro_quiz3/electro_quiz2.html Ejercicios y problemas: Relación de problemas propuestos y resueltos: http://www2.uco.es/moodle/course/view.php?id=8023; y http://rabfis15.uco.es/deptfisica/eps/ Casos y supuestos prácticos: Realizados en tutorías colectivas y trabajos en grupo, los enlaces son los mismos que los expresados con anterioridad EVALUACIÓN Instrumentos: 1. Pruebas objetivas (verdadero/falso, elección múltiple, respuesta alternativa, etc.): Se incluyen en exámenes, Teoría. Competencias a evaluar: Comprensión y dominio de los conceptos básicos de campos y ondas y electromagnetismo, teoría de circuitos eléctricos, circuitos 4
electrónicos, principio físico de los semiconductores y familias lógicas, dispositivos electrónicos y fotónicos, y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería. 2. Pruebas de respuesta corta. Se incluyen en exámenes, Teoría Competencias a evaluar: Comprensión y dominio de los conceptos básicos de campos y ondas y electromagnetismo, teoría de circuitos eléctricos, circuitos electrónicos, principio físico de los semiconductores y familias lógicas, dispositivos electrónicos y fotónicos, y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería. 3. Pruebas de respuesta larga, de desarrollo. Se incluyen en exámenes, Teoría Competencias a evaluar: Comprensión y dominio de los conceptos básicos de campos y ondas y electromagnetismo, teoría de circuitos eléctricos, circuitos electrónicos, principio físico de los semiconductores y familias lógicas, dispositivos electrónicos y fotónicos, y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería. 4. Informes/memorias de prácticas, Se recogerán periódicamente las memorias de prácticas realizadas. Competencias a evaluar: Que los estudiantes hayan desarrollado las habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía y conocer y perfeccionar el nivel de usuario en el ámbito de las TICs. 5. Pruebas de ejecución de tareas reales/simuladas. Examen de prácticas. Competencias a evaluar: Que los estudiantes hayan desarrollado las habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía y conocer y perfeccionar el nivel de usuario en el ámbito de las TICs 6. Resolución de problemas. Se incluyen en exámenes parciales y finales, Problemas Competencias a evaluar: Comprensión y dominio de los conceptos básicos de campos y ondas y electromagnetismo, teoría de circuitos eléctricos, circuitos electrónicos, principio físico de los semiconductores y familias lógicas, dispositivos electrónicos y fotónicos, y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería. Resumen: Instrumento 1: Competencia a evaluar CB2 Instrumento 2: Competencia a evaluar CB2 Instrumento 3: Competencia a evaluar CB2 Instrumento 4: Competencia a evaluar CB5 y CU2 Instrumento 5: Competencia a evaluar CB5 y CU2 Instrumento 6: Competencia a evaluar CB2 Evaluación de prácticas: Para superar la asignatura ha de aprobarse independientemente las prácticas y los exámenes de cuestiones teórico-prácticas en el curso académico. LAS PRACTICAS SÓLO ESTÁN APROBADAS PARA EL CURSO ACADÉMICO CORRESPONDIENTE. Para la evaluación de prácticas se tiene en cuenta las memorias entregadas (30 % de la nota de prácticas) y el examen-pruebas de ejecución de tareas reales/simuladas (70 %) de las prácticas Evaluación de teoría y problemas: Cada examen de teoría y problemas se evaluará contabilizando la teoría un 40 % del examen total (15 % Pruebas objetivas, 15% Pruebas de respuesta corta, 15% Pruebas de respuestas larga), y un 60 % problemas. Para poder compensar o sumar las diferentes partes (teoría y problemas) es necesario tener una nota mínima de 3,5 sobre 10 en cada una de las partes. Sólo se podrán presentar a estas pruebas periódicas aquellos alumnos que asistan regularmente a todas las actividades propuestas. Evaluación global de la asignatura: Realización de tres exámenes parciales eliminatorios antes de la prueba final. Las pruebas parciales se programarán para las semanas: 7º, 11º y 15º 5
Es necesario superar todas las pruebas parciales establecidas para calcular la nota media ponderada. Si no se aprueba por curso, en las condiciones indicadas anteriormente, la calificación corresponde al examen final de las convocatorias establecidas. La evaluación continua (tres parciales) sólo se tiene en cuenta en la convocatoria de febrero, en la de septiembre han de examinarse de toda la asignatura. NOTA FINAL DE LA ASIGNATURA : Los exámenes representan un 80 % de la nota global de la asignatura, las prácticas representan un máximo de 10% y el 10% restante por asistencia y entrega de los problemas y actividades propuestas. Evaluación de repetidores Se realizará en las mismas condiciones que los alumnos de nueva matriculación. Convocatorias extraordinarias El examen de la asignatura cumplirá los mismos objetivos y tendrá el mismo formato que los exámenes de las convocatorias ordinarias. Para la superación de prácticas tendrá un examen y tener entregadas las memorias de prácticas correspondientes. BIBLIOGRAFÍA Bibliografía Básica (máximo 15 referencias) [1] Alonso, M. y Finn, E.J.; Física, Addison-Wesley Iberoamericana, 2000. [2] Cromer, A.H.; Física en la Ciencia y en la Industria, Reverté, 1999. [3] Fidalgo, J.A. y Fernández, M.; Física General, Everest, 2006. [4] Halliday, David y Resnick, Robert y Walker, Jearl; Física, (2 tomos), 5º Edición, Vols., CECSA, 2001 [5] Llinares J., Page A.; Electromagnetismo y Semiconductores, Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia, 1987. [6] Montoto San Miguel, L.; Fundamentos Físicos de la Informática y las Comunicaciones, Thomson, Madrid, España, 2005 [7] Serway, R.A.; Física 2 Vosl., Thomson, 2003. [8] Tipler, P.A.; Física para la Ciencia y la Tecnología 2 Vols., 5º Edición, Reverté, 2003. Bibliografía Complementaria [1] Criado Pérez, A.M. y Frutos Rayego, F. ; Introducción a los Fundamentos Físicos de la Informática, Ed. Thomson Paraninfo, Madrid, España, 1999. CRITERIOS DE COORDINACIÓN Indicar los mecanismos de coordinación entre ésta y otras asignaturas, materias y/o módulos del curso o la titulación. Algunas opciones pueden ser: Selección de competencias comunes como: 1º Que los estudiantes hayan desarrollado las habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía. 2ºConocer y perfeccionar el nivel de usuario en el ámbito de las TICs. Selección de los temas para no solapar con otras asignaturas del mismo módulo: Distribución conjunta de temas, para lo cual se han elaborado conjuntamente los programas. Fecha entrega de trabajos: memorias de prácticas. Coordinación en las fechas de entrega para no solapar 6
Criterios de evaluación comunes en las pruebas teóricas prácticas. Coordinación en las fechas de entrega para no solapar. Coordinación de las fechas de realización de las pruebas parciales 7
Segundo Semestre Lección magistral Resolución de problemas Tutorías especializadas Actividades Académicas Dirigidas en Presencia del Profesor (Resolución Problemas) de Evaluación Temas del temario a tratar 1ª Semana 2 4 1 Tutoría: Presentación Teoría: Tema 1 Prácticas Simuladas: Osciloscopio Virtual 2ª Semana 2 1 Teoría: Tema 1 1 3ª Semana 1 1 1 Teoría: Tema 2 1 Tutoría: Campo Electrostático 4ª Semana 1 1 1 Teoría: Temas 2 2 Tutoría: Potencial Electrostático 5ª Semana 2 1 Teoría: Tema 2 Prácticas de aula: Análisis Eléctrico de Distribuciones de Carga 8
6ª Semana 1 1 1 Tutoría: Análisis de Condensadores Prácticas de aula: Caracterización de Condensadores 2 7ª Semana 2 4 1 Teoría: Tema 3 3 Prácticas Simuladas: Condensadores 8ª Semana 1 5 1 Tutoría: Análisis de Condensadores Prácticas de aula: Resolución de Circuitos de Corriente Continua Prácticas Simuladas: Leyes de Kirchhoff Teoría: Tema 4 9ª Semana 1 1 1 Teoría: Tema 4 Tutoría: Aplicaciones del Campo Magnético 4 10ª Semana 2 1 Teoría: Tema 5 5 9
11ª Semana 2 1 Prácticas de aula: Resolución de Problemas de Magnetismo Teoría: Tema 5 12ª Semana 1 1 1 5 Prácticas de aula: Resolución de Circuitos de Corriente Alterna Teoría: Tema 5 13ª Semana 2 3 1 Teoría: Tema 6 6 Prácticas Simuladas: Ondas electromagnéticas 14ª Semana 1 2 Teoría: Tema 7 Tutoría I y II Cuestiones teóricoprácticas Tema 7 15ª Semana 1 1 1 Tutoría: Tema 7 Teoría: Tema 7 Prácticas de aula: Resolución de Problemas 16ª Semana 4 Examen final 1