Código: 300FIF002
Prerrequisito: Cinemática y Dinámica, Cálculo Multivariable
Créditos: 4
Horas por semana: 5
Que el estudiante de ingeniería adquiera una comprensión básica y
a nivel clásico de la interacción electromagnética. Que basado en esta
comprensión pueda analizar cualitativa y cuantitativamente los fenómenos
eléctricos y magnéticos usando un formalismo matemático adecuado, y que aplique
los conceptos y leyes del electromagnetismo a la solución de problemas
concretos.
1.1 Comprender el concepto de carga eléctrica,
sus propiedades y el papel de la fuerza eléctrica en la estructura microscópica
de la materia (átomos y moléculas).
1.2 Comprender cualitativa y
cuantitativamente la ley de Coulomb y el principio de superposición.
1.3 Determinar la fuerza eléctrica
sobre una partícula cargada a partir de ley de Coulomb y el principio de
superposición.
1.4 Comprender el concepto de campo
eléctrico y de campo vectorial en general.
1.5 Calcular el campo eléctrico
generado por diferentes distribuciones de cargas puntuales.
1.6 Representar, a través de líneas
de campo, el campo eléctrico generado por distribuciones sencillas de carga.
1.7 Entender la definición de flujo
de un campo vectorial y la ley de Gauss.
1.8 Calcular el campo eléctrico
generado por diferentes distribuciones de carga usando el principio de
superposición o la ley de Gauss, según sea más apropiado.
1.9 Reconocer la naturaleza conservativa
de la fuerza eléctrica y aplicarla en problemas de conservación de energía.
1.10 Comprender el concepto de
potencial eléctrico y de diferencia de potencial.
1.11 Calcular el potencial eléctrico
debido a diferentes distribuciones de carga y representarlo gráficamente
mediante superficies equipotenciales.
1.12 Comprender la relación entre el
potencial eléctrico y el campo eléctrico.
1.13 Describir el campo eléctrico y
el potencial eléctrico de un conductor en equilibrio electrostático.
1.14 Calcular la capacitancia de
objetos simétricos y de sistemas de condensadores en circuitos en conexiones
serie y paralelo
1.15 Reconocer algunas propiedades
electrostáticas de los materiales y su utilización en la técnica electrónica
moderna
1.16 Entender y analizar
cuantitativamente los fenómenos de consumo o almacenamiento de energía
eléctrica en diferentes dispositivos eléctricos.
1.17 Conocer la relación entre la
energía electrostática y el campo eléctrico.
2.1 Comprender los conceptos de corriente
eléctrica, resistencia, conductividad, resistividad, y ley de Ohm y el Modelo
microscópico de la conducción metálica de Drude.
2.2 Comprender el comportamiento de
diversos dispositivos eléctricos tales como baterías y resistencias.
2.3 Analizar circuitos de corriente
continua sencillos usando bien sea las relaciones de serie y paralelo o las
reglas de Kirchhoff.
2.4 Estudiar la relación entre
energía, potencia y efecto Joule en circuitos eléctricos.
2.5. Destacar las principales
características de funcionamiento del los instrumentos de medición eléctrica.
3.1 Comprender la interacción magnética y su
descripción en términos del concepto de campo magnético y Fuerza magnética.
3.2 Identificar la corriente
eléctrica como fuente de campo magnético y calcular el campo generado por
diversas configuraciones de corriente usando la Ley de Biot
-Savart.
3.3 Comprender la Ley de Ampère y
aplicarla para calcular campos magnéticos donde la simetría lo permita.
3.4 Describir y calcular el
comportamiento mecánico (fuerzas y torques) de cargas en movimiento y alambres
con corriente cuando están en presencia de un campo magnético o de campos
eléctricos y magnéticos.
3.5 Describir las principales
propiedades magnéticas de los materiales respecto a su momento magnético
3.6 Describir las principales
características de funcionamiento del motor de corriente continua.
4.1 Comprender la ley de Faraday y la ley de
Lenz.
4.2 Reconocer los sistemas en los
que se genera f.e.m. inducida y aplicar la ley de Faraday para calcular la
f.e.m.
4.3 Describir la f.e.m. inducida en
términos de campos eléctricos inducidos y calcular este campo en algunas
situaciones de simetría.
4.4 Entender el funcionamiento de
dispositivos como motores y generadores aplicando la ley de Faraday.
4.5 Comprender los conceptos de
Autoinductancia e inductancia mutua. Inductores y Transformadores.
4.6 Describir cualitativa y
cuantitativamente el comportamiento de circuitos dependientes del tiempo que
incluyen dispositivos como resistencias, condensadores, inductancias (Circuitos
RC, RL y RLC).
4.7 Entender la asociación entre
energía y campo magnético.
4.8 Describir cualitativa y
cuantitativamente los intercambios, transformaciones y consumos de energía en
los diferentes dispositivos de estos circuitos. Circuitos de corriente alterna.
4.9 Describir el comportamiento de
Circuitos de corriente alterna sencillos.
5.1 Ley de Fuerza de Lorentz.
5.2 Comprender la ley de
Ampère-Maxwell.
5.3 Reconocer e interpretar las
leyes de Maxwell. Entender su carácter unificador de las interacciones
eléctricas y magnéticas.
5.4 Comprender la naturaleza de las
ondas electromagnéticas y su generación en términos del campo electromagnético
5.5 Que el estudiante entienda la
naturaleza y principales características del espectro electromagnético.
Los estudiantes realizan una lectura previa del material a
tratarse en clase, según los contenidos especificados para ésta. En la sesión
de 2 horas el profesor hace una explicación de los conceptos teóricos y realiza
ejemplos de aplicación en detalle. También asigna las lecturas y ejercicios correspondientes,
así como trabajos de investigación y actividades computacionales. Otras
actividades durante la clase incluyen: utilización de material audiovisual
(videos, simulaciones, etc.); demostraciones experimentales en clase, talleres
de solución de problemas y actividades de evaluación.
En cuanto al trabajo experimental, cada
estudiante prepara el material a partir de la guía correspondiente a la
práctica antes de comenzar ésta. Trabajando en grupos de tres a cuatro
estudiantes, durante la sesión de dos horas cada grupo realiza las mediciones
correspondientes y hace un análisis preliminar, mientras el docente resuelve
dudas y al mismo tiempo hace preguntas a los estudiantes. Después de la
práctica, cada grupo presenta un informe detallado sobre la actividad
experimental. Existen también prácticas experimentales "caseras" que
se realizan fuera del laboratorio con equipo sencillo, pero que se documentan
de forma similar a las anteriores.
|
Semana |
Clase
|
Contenido programático |
Prácticas
pedagógicas |
Trabajo independiente |
||||||
|
Temas |
Horas |
Descripción |
Horas |
|||||||
|
|
|
Temas a dictar en clase o en
laboratorio |
|
Expositivas: |
Asignación
de trabajos a desarrollar por los estudiantes de manera autónoma (Talleres,
lecturas, informes, laboratorios, etc.) |
|
||||
|
1 |
1 |
Presentación
del curso y reglas de juego. |
1,0 |
Clase
magistral |
|
1,38 |
||||
|
Visión
general del Electromagnetismo. |
1,0 |
Clase
magistral |
Ref 2 pag 754-763 |
2,86 |
||||||
|
2 |
Carga
eléctrica, Aislantes y conductores. |
1,0 |
Clase
magistral |
21.1, 21.2 |
2,86 |
|||||
|
Carga
inducida, Ley de Coulomb. Concepto de campo eléctrico |
1,0 |
Clase magistral |
21.3, 21.4 |
1,38 |
||||||
|
PC |
Trayectoria
de una Partícula Cargada |
|
Práctica casera |
Ref 1 23.7 |
4,43 |
|||||
|
L0 |
Laboratorio
cero (1ª sesión y 2ª sesión) |
2,0 |
Laboratorio |
Lab. Cero |
|
|||||
|
2 |
3 |
Campo eléctrico,
fuerza eléctrica, líneas de campo, principio de superposición para
distribuciones discretas y continuas de carga,
dipolo eléctrico.
LECTURA: movimiento de
cargas en campos eléctricos. |
2,0 |
Clase
magistral |
21.5, 21.6,
21.7 Ref 2 pag
800 |
4,24 |
||||
|
4 |
Flujo
Eléctrico y Ley de Gauss. Aplicaciones de la Ley de Gauss. Conductores en
equilibrio.
|
2,0 |
Clase magistral |
22.1;
22.2. 22.3, 22.4 y 22.5 |
2,75 |
|||||
|
PC |
Trazado
de Líneas Equipotenciales y de Campo Eléctrico |
|
Práctica casera |
23.4 Ref 2
25.4 |
4,43 |
|||||
|
L1 |
Introducción
a Mediciones Eléctricas (1ª sesión) |
2,0 |
Laboratorio |
26.3
Ref 1 28.5 Ref 2
26.5 |
|
|||||
|
3 |
5 |
La fuerza
eléctrica es conservativa. Potencial eléctrico diferencia de potencial y energía
potencial debidos a cargas puntuales. |
2,0 |
Clase
magistral |
23.1 ;
23.2 y 23.3 |
3,50 |
||||
|
6 |
Relación
entre el campo y el potencial electrostático. Potencial eléctrico debido a
distribuciones de carga continuas y a conductores cargados. |
2,0 |
Clase
magistral |
23.4 y
23.5 |
3,50 |
|||||
|
L1 |
Introducción
a Mediciones Eléctricas (2ª sesión) |
2,0 |
Laboratorio |
26.3
Ref 1 28.5 Ref 2
26.5 |
|
|||||
|
4 |
7 |
Capacitancia
y cálculos de capacitancia. |
2,0 |
Clase magistral |
24.1 |
4,63 |
||||
|
8 |
Sesión
de repaso y recapitulación. |
2,0 |
Clase
magistral |
|
2,75 |
|||||
|
L2 |
Campo Eléctrico y Superficies Equipotenciales (1ª
sesión) |
2,0 |
Laboratorio |
23.4
Ref 1 25.4 Ref 2 25.4 |
|
|||||
|
5 |
9 |
Primer
examen parcial. |
2,0 |
Clase
magistral |
|
|
||||
|
10 |
Energía en
condensadores. Condensadores en serie y en paralelo. |
2,0 |
Clase
magistral |
24.2 y
24.3 |
2,75 |
|||||
|
L2 |
Campo Eléctrico
y Superficies Equipotenciales (2ª sesión) |
2,0 |
Laboratorio |
23.4
Ref 1 25.4 Ref 2 25.4 |
|
|||||
|
6 |
11 |
Condensadores
con dieléctrico. Dipolo en un campo eléctrico. Descripción molecular de los
dieléctricos. |
2,0 |
|
24.4, 24.5 y 24.6 |
|
||||
|
12 |
Corriente
eléctrica, resistividad, resistencia, ley de Ohm Resistencia y
temperatura. Energía eléctrica y potencia. |
2,0 |
Clase
magistral |
25.1
;25.2, 25.3, 25.5 y 25.6 |
4,24 |
|||||
|
L3 |
Ley de
Ohm (1ª sesión) |
2,0 |
Laboratorio |
25.3 Ref 1 27.2 Ref 2 26.2 |
|
|||||
|
7 |
13 |
Fuerza
electromotriz. Resistores en serie y en paralelo. |
2,0 |
Clase
magistral |
25.4 y
26.1 |
4,63 |
||||
|
14 |
Reglas de
Kirchhoff. Circuitos RC. |
2,0 |
Clase
magistral |
26.2
y 26.4 |
2,58 |
|||||
|
L3 |
Ley de
Ohm (2ª sesión) |
2,0 |
Laboratorio |
25.3 Ref 1 27.2 Ref 2 26.2 |
|
|||||
|
8 |
15 |
Instrumentos
eléctricos cableado domestico y |
2,0 |
Clase
magistral |
26.3 y
26.5 |
3,21 |
||||
|
16 |
2,0 |
Clase
magistral |
27.1,
27.2 27.3, 27.4 y 27.5 Ref 1 29.4-5 Ref 2 29.1
|
3,21 |
||||||
|
L4 |
Efecto
Joule (1ª sesión) |
2,0 |
Laboratorio |
25.5 Ref 1 27.6 Ref 2
26.1 |
|
|||||
|
9 |
17 |
Momento de
torsión sobre una espira de corriente en un campo magnético uniforme, Ley de Biot-Savart. Fuerza magnética
entre dos conductores paralelos. Ley de Ampère y campo magnético de un
solenoide. Paramagnetismo, Diamagnetismo y
Ferromagnetismo. |
2,0 |
Clase
magistral |
27.6,
27.7, 28.1, 28.2 y 28.3 |
3,32 |
||||
|
18 |
2,0 |
Clase
magistral |
28.4,
28.5; 28.6, 28.7 y 28.8 |
7,5 |
||||||
|
L4 |
Efecto
Joule (2ª sesión) |
2,0 |
Laboratorio |
25.5 Ref 1 27.6 Ref 2
26.1 |
|
|||||
|
10 |
19 |
Ley de
inducción de Faraday, Algunas aplicaciones de la ley de Faraday. FEM de
movimiento. Ley de Lenz, FEM Inducida y campos eléctricos Ley de Gauss para
el campo magnético. |
2,0 |
Clase
magistral |
29.1 y
29.2 |
3,50 |
||||
|
20 |
2,0 |
Clase
magistral |
29.3;29.4,
29.5 |
4,88 |
||||||
|
L5 |
Leyes de
Kirchhoff (1ª sesión) |
2,0 |
Laboratorio |
26.2 Ref 1 28.3 Ref 2
26.4 |
|
|||||
|
11 |
21 |
Corriente de
desplazamiento y la forma general de la ley de Ampere. Corrientes parásitas. |
2,0 |
Clase
magistral |
29.6,
29.7 |
4,13 |
||||
|
22 |
Las
maravillosas ecuaciones de Maxwell. Lectura: Generadores y Motores. |
2,0 |
Clase
magistral |
29.7, 27.8
y 29.2 Ref 1 31.5 Ref 2 30.2 |
4,13 |
|||||
|
L5 |
Leyes de
Kirchhoff (2ª sesión) |
2,0 |
Laboratorio |
26.2 Ref 1 28.3 Ref 2
26.4 |
|
|||||
|
12 |
23 |
Sesión
de repaso y recapitulación. |
2,0 |
|
|
2.75 |
||||
|
24 |
Segundo
examen parcial. |
2,0 |
|
|
|
|||||
|
L6 |
Balanza
de Corriente (1ª sesión) |
2,0 |
Laboratorio |
27.6 Ref 2 29.2 |
|
|||||
|
13 |
25 |
Autoinductancia,
Inductancia mutua. |
2,0 |
Clase
magistral |
30.1 y
30.2 |
4,88 |
||||
|
26 |
Energía en
un campo magnético, circuitos RL. |
2,0 |
Clase
magistral |
30.3 y
30.4 |
4,88 |
|||||
|
L6 |
Balanza de Corriente (2ª sesión) |
2,0 |
Laboratorio |
27.6 Ref 2 29.2 |
|
|||||
|
14 |
27 |
Oscilaciones
en circuito LC, circuito RLC. |
2,0 |
Clase
magistral |
30.5
y 30.6 |
2,75 |
||||
|
28 |
Aplicaciones
de circuitos RC/RL/LC y RLC. |
2,0 |
Clase
magistral |
26.2,
30.5 y 30.6 |
2,86 |
|||||
|
L7 |
Circuito
RC/Transformadores (1ª sesión) |
2,0 |
Laboratorio |
26.2 y 31.6 Ref 1 28.4 y 33.8 Ref 2 31.2-3 |
|
|||||
|
15 |
29 |
Transformadores
y la transmisión de energía. Aplicaciones de transformadores. |
2,0 |
Clase
magistral |
31.6 |
2,82 |
||||
|
30 |
2,0 |
Clase
magistral |
31.6 |
1,41 |
||||||
|
L7 |
Circuito
RC/Transformadores (2ª sesión) |
2,0 |
Laboratorio |
26.2 y 31.6 Ref 1 28.4 y 33.8 Ref 2 31.2-3 |
|
|||||
|
16 |
31 |
Introducción
a las ondas electromagnéticas. Espectro electromagnético. |
2,0 |
Clase
magistral |
32.1,
32.2, 32.3 y 32,6 |
2.82 |
||||
|
32 |
Sesión de
repaso y recapitulación. |
2,0 | ||||||||