Laboratorio de Física III - La Fime

UANL - FIME
Laboratorio de Física III
IT-7-ACM-04-R03
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
PROGRAMA ANALÍTICO FIME
Nombre de la unidad de aprendizaje: Laboratorio de Física III
Frecuencia semanal: 2 hrs.
Horas presenciales: 28 hrs.
Horas de trabajo extra-aula: 0 hrs.
Modalidad: Presencial
Período académico: Semestral
Unidad de aprendizaje: ( X ) obligatoria ( ) optativa
Área curricular, según el nivel educativo: Licenciatura
( X ) Formación básica profesional
( ) Formación profesional
( ) Formación general Universitaria
( ) Libre elección
Créditos UANL: 4 incluyendo la clase
Fecha de elaboración:
28/10/11
Fecha de la última actualización: 31/01/12
Responsables del diseño: M.C. Miguel Ángel Gutiérrez Zamarripa
Presentación:
Una gran parte de los fenómenos físicos que tenemos a nuestro alrededor, son de origen electromagnético. La aplicación de las leyes del
electromagnetismo ha permitido a la humanidad el desarrollo de gran cantidad de tecnologías industriales. De aquí la importancia de que el
futuro ingeniero desarrolle una visión lo más completa posible del electromagnético, que se imparte en este Laboratorio, el se apoya en
anteriores y a la vez sirve de base en las especialidades en la que está incluida. La intención metodológica es desarrollar en forma paralela el
estudio del campo eléctrico y del campo magnético, para que el estudiante se forme una visión integral de estos fenómenos y destaque la
relación entre ellos. Esta unidad de aprendizaje se divide en tres etapas en las cuales en la primera etapa se trata del campo estático tanto
Revisión: 1
VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011
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magnético como eléctrico en la segunda se trata el campo eléctrico variable en el tiempo y en la tercera etapa el campo magnético variable en el
tiempo y la relación con el anterior.
Propósito:
Esta unidad de aprendizaje tiene como finalidad preparar al estudiante en esta rama de la física realizando diferentes experimentos
utilizando el Método Científico Experimental para que adquiera conocimientos y habilidades en la solución de problemas, equipos de medición,
trabajo en equipo y utilización de la comunicación oral y escrita.
Competencias del perfil de egreso:
a. Competencias de la Formación General Universitaria a las que contribuye esta unidad de aprendizaje:
Esta unidad de aprendizaje contribuye al desarrollo de las siguientes competencias generales:
Competencias instrumentales:
•
Aplica estrategias de aprendizaje autónomo en los diferentes niveles y campos del conocimiento que le permitan la toma de decisiones
oportunas y pertinentes en los ámbitos personal, académico y profesional.
•
Utiliza los lenguajes lógico, formal, matemático, icónico, verbal y no verbal de acuerdo a su etapa de vida, para comprender, interpretar y
expresar ideas, sentimientos, teorías y corrientes de pensamiento con un enfoque ecuménico.
•
Maneja las tecnologías de la información y la comunicación como herramienta para el acceso a la información y su transformación en
conocimiento, así como para el aprendizaje y trabajo colaborativo con técnicas de vanguardia que le permitan su participación constructiva en la
sociedad.
•
Elabora propuestas académicas y profesionales inter, multi y transdisciplinarias de acuerdo a las mejores prácticas mundiales para fomentar y
consolidar el trabajo colaborativo.
• Utiliza los métodos y técnicas de investigación tradicionales y de vanguardia para el desarrollo de su trabajo académico, el ejercicio de su
profesión y la generación de conocimientos.
Revisión: 1
VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011
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Competencias personales y de interacción social
• Practica los valores promovidos por la UANL: verdad, equidad, honestidad, libertad, solidaridad, respeto a la vida y a los demás, respeto a
la naturaleza, integridad, ética profesional, justicia y responsabilidad, en su ámbito personal y profesional para contribuir a construir una
sociedad sostenible.
Competencias integradoras
•
Resuelve conflictos personales y sociales conforme a técnicas específicas en el ámbito académico y de su profesión para la adecuada toma de
decisiones.
b. Competencias específicas del perfil de egreso a las que contribuye la unidad de aprendizaje:
Aplicar las leyes del electromagnetismo, formulando las ecuaciones de Maxwell en forma integral para campos estacionarios y aplicándolas para
el cálculo de sus variables típicas con experimentos medibles y el método científico.
Revisión: 1
VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011
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Representación gráfica
Aplica estrategias de aprendizaje autónomo en
los diferentes niveles y campos del
conocimiento que le permitan la toma de
decisiones oportunas y pertinentes en los
ámbitos personal, académico y profesional
Aplicar las leyes del electromagnetismo,
formulando las ecuaciones de Maxwell
Utiliza los lenguajes lógico, formal, matemático,
icónico, verbal y no verbal de acuerdo a su etapa de
vida, para comprender, interpretar y expresar
ideas, sentimientos, teorías y corrientes de
pensamiento con un enfoque ecuménico
Instrumentales
Maneja las tecnologías de la información y la
comunicación como herramienta para el acceso a la
información y su transformación en conocimiento, así
como para el aprendizaje y trabajo colaborativo con
técnicas de vanguardia que le permitan su participación
constructiva en la sociedad
Elabora propuestas académicas y profesionales
inter, multi y transdisciplinarias de acuerdo a
las mejores prácticas mundiales para fomentar
y consolidar el trabajo colaborativo
Utiliza los métodos y técnicas de investigación
tradicionales y de vanguardia para el
desarrollo de su trabajo académico, el
ejercicio de su profesión y la generación de
conocimientos
Competencias
de la Unidad de
Aprendizaje
Personales y
de Interacción
Social
Integradoras
Formulando las ecuaciones de Maxwell en
forma integral para campos estacionarios
Aplicar las leyes del
electromagnetismo, con
experimentos medibles y el
método científico
Aplicar las leyes del
electromagnetismo, conel método
científico
Aplicar las leyes del
electromagnetismo,
formulando las ecuaciones
de con el método científico
Practica los valores promovidos por la UANL: verdad, equidad,
honestidad, libertad, solidaridad, respeto a la vida y a los
demás, respeto a la naturaleza, integridad, ética profesional,
justicia y responsabilidad, en su ámbito personal y profesional
para contribuir a construir una sociedad sostenible
Resuelve conflictos personales y
sociales conforme a técnicas
específicas en el ámbito académico y
de su profesión para la adecuada
toma de decisiones
Revisión: 1
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Aplicar las leyes del
electromagnetismo, formulando
las ecuaciones de Maxwell
aplicándolas para el cálculo de sus
variables típicas
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Unidad temática 1: Campos Eléctrico y Magnético Estáticos.
Competencias particulares:
Analizar las características fundamentales cualitativas y cuantitativas de los campos electromagnéticos constantes en el tiempo, formulando las
ecuaciones de Maxwell en forma integral para campos estacionarios y aplicándolas para el cálculo de sus variables típicas en situaciones de
geometría sencilla y alta simetría.
Elementos de
Competencia
Determinar el uso
adecuado del Multímetro
apoyado en el instructivo
del laboratorio, en el del
aparato y guía del
maestro para la medición
de cantidades eléctricas
Evidencias de
aprendizaje
Reporte de la
Practica Nº 1
Uso del
Multímetro
Identificar los diferentes
tipos de señales en
Osciloscopio apoyado en
el
instructivo
del
laboratorio, en el del
aparato y guía del
maestro para la medición
de cantidades eléctricas.
Reporte de la
Practica Nº 2
Uso del
osciloscopio
Criterios de desempeño
Actividades de aprendizaje
Reporte
Portada
Portada
Objetivos
Marco teórico
Procedimiento
experimental
realizado
Cálculos y resultados
Conclusiones y
discusión
Bibliografía
Se medirá con el
Multímetro las cantidades
eléctricas básicas , corriente
, voltaje y resistencia en las
fuentes de voltaje y los
circuitos del laboratorio
Revisión: 1
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Contenidos
Campo eléctrico
medido como
energía (voltaje)
Carga en
movimiento
((corriente
eléctrica) y
resistencia
Observara y medirá en el Campo eléctrico
(voltaje)
osciloscopio la variación de
señales diversas de voltaje
provenientes del generador
de funciones
Recursos
Aula, manual de
laboratorio,
material de
laboratorio.
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Elementos de
Competencia
Evidencias de
aprendizaje
Identificar el efecto de un
campo eléctrico con el
generador de Van de
Graff
para verificar la ley de
coulomb .
Reporte de la
Practica Nº 3
Efecto eléctrico
y magnético
Identificar la forma del
campo magnético con un Reporte de la
alambre conductor para Practica Nº 4
La ley de Amper
comprobar
experimentalmente la ley
de
Amper
Criterios de desempeño
Reporte
• Portada
• Portada
• Objetivos
• Marco teórico
• Procedimiento
experimental
realizado
• Cálculos y
resultados
• Conclusiones y
discusión
• Bibliografía
Revisión: 1
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Actividades de aprendizaje
Contenidos
Se pondrá a funcionar el
generador y se observara el
fenómeno que lo se
presenta en la esfera de
descarga, se retirara la
esfera de descarga y se
dejara que se vuelva a
cargar el generador, al
acercarse el electroscopio
Carga eléctrica
Diferencia de
potencial
Potencial
eléctrico
Se utilizara una fuente de
corriente dual para
alimentar un alambre recto
, se proporcionara una
brújula para que a través
del Angulo de desviación de
la misma se pueda calcular
el cambio magnético, ya sea
del conductor o el de la
tierra
Tipos de ondas
Aplicación de la
ley de Amper
para calcular B
en un conductor
Recursos
Aula, manual de
laboratorio,
material de
laboratorio.
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Elementos de
Competencia
Distinguir la
resistividad de un
material conductor
utilizando una
muestra del mismo
material en forma
de conductor
cilíndrico para
diseñar resistores
Evidencias de
aprendizaje
Reporte de la
Practica Nº 5
Estudio de las
características
resistivas de los
conductores
Criterios de desempeño
Reporte
• Portada
• Portada
• Objetivos
• Marco teórico
• Procedimiento
experimental
realizado
• Cálculos y
resultados
• Conclusiones y
discusión
• Bibliografía
Revisión: 1
VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011
Actividades de aprendizaje
Se colocará el conductor
del material en un
bastidor con regla para
medir longitud , se
medirá la resistencia con
el multimetro de una
muestra y se calculara la
resistividad con una
formula
Contenidos
Resistividad de los
materiales
Recursos
Aula, manual de
laboratorio,
material de
laboratorio.
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Unidad temática 2: Conducción eléctrica en metales.
Competencias particulares:
Analizar las características fundamentales de la conducción eléctrica en los metales a partir del modelo electrónico clásico, explicando las causas
de la resistencia eléctrica y su dependencia con la temperatura, así como las diferencias entre aislantes y conductores, formulando y aplicando la
Ley de Ohm, Ley de Joule y Ley de Kirchhoff en circuitos resistivos de corriente directa y con presencia de capacitores en serie con no más de
dos mallas independientes para hacer cálculos de parámetros en algún sistema eléctrico.
Elementos de
Competencia
Aplicar las leyes de
Kirchhoff con un circuito
de resistores y fuentes
de voltaje para obtener
las intensidades de
corriente y las
diferencias de potencial
del mismo.(del circuito)
Identificar la constante
de tiempo capacitivo del
circuito RC con la
ecuación del circuito
para compararla con la
señal en el osciloscopio
Evidencias de
aprendizaje
Reporte de la
Practica Nº 6
las leyes de
Kirchhoff
Reporte de la
Practica Nº 7
El circuito RC
Criterios de desempeño
Reporte
• Portada
• Portada
• Objetivos
• Marco teórico
• Procedimiento
experimental
realizado
• Cálculos y
resultados
• Conclusiones y
discusión
• Bibliografía
Unidad temática 3: Campo electromagnético y ondas electromagnéticas
Competencias particulares:
Revisión: 1
VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011
Actividades de aprendizaje
calculará las corrientes de un
circuito ya implementado en
el laboratorio
Utilizando las leyes de
Kirchhoff
observará la respuesta de un
circuito RC a una señal de
voltaje directo para calcular
la constante de tiempo
capacitiva
Contenidos
Las leyes de
Kirchhoff
El circuito RC y la
constante
de
tiempo capacitiva
Recursos
Aula, manual de
laboratorio,
material de
laboratorio.
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Aplicar las leyes de Faraday-Lenz y Ampere generalizada con sus modelos matemáticos para la descripción de la inducción electromagnética en
circuitos con inductores, capacitores y resistores.
Elementos de
Competencia
Aplicar la ley de
inducción de Faraday
con un prototipo de
transformador para
calcular el voltaje
inducido en el devanado
secundario del mismo.
Determinar la longitud
de onda y la frecuencia
de una microonda,
utilizando el método de
la onda estacionaria
para compararla con los
datos nominales del
fabricante
Evidencias de
aprendizaje
Reporte de la
Practica Nº 8
La ley de Faraday
Criterios de desempeño
Reporte
• Portada
• Portada
• Objetivos
• Marco teórico
• Procedimiento
experimental
realizado
• Cálculos y
resultados
• Conclusiones y
discusión
• Bibliografía
Reporte de la
Practica Nº 9
Ondas
electromagnéticas
Revisión: 1
VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011
Actividades de aprendizaje
Contenidos
Calcular el voltaje que se debe
obtener en el enrollado
secundario. A partir de este valor
de voltaje, del valor del voltaje en
el primario (12 V) y del número de
vueltas en el primario, se debe
calcular el número de vueltas que
necesitará en el enrollado
secundario para obtener el voltaje
deseado. Se realizara el cálculo
utilizando las expresiones
obtenidas a partir de la aplicación
de la Ley de Faraday - Lenz.
La ley de
inducción de
Faraday
Para medir la longitud de la
microonda se empleará el método
de la onda estacionaria, Como se
conoce cuando la onda se refleja y
se superpone con la incidente se
forma una onda estacionaria en la
cual hay regiones de máxima
intensidad
y
regiones
de
intensidad casi cero, llamadas
nodos.
En este caso se formará una onda
estacionaria entre el emisor y el
receptor de la microonda.
Ondas
electromagnét
icas
Amplitud
Frecuencia
Longitud
de
onda
Recursos
Aula, manual de
laboratorio,
material de
laboratorio.
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Evaluación integral de procesos y productos (ponderación /evaluación sumativa)
Evidencia
Ponderación
Evidencia 1 Reporte “Uso del multímetro”
Evidencia 2 Reporte “Uso del Osciloscopio”
Evidencia 3 Reporte “El efecto eléctrico y el efecto magnético”
Evidencia 4 Reporte “Estudio de las características resistivas de los conductores”
Evidencia 5 Reporte “Ley de Ampere”
Evidencia 6 Reporte “Leyes de Kirchhoff”
Evidencia 7 Reporte “Estudio del circuito RC”
Evidencia 8 Reporte “Ley de Faraday”
Evidencia 9 Reporte “Ondas Electromagnéticas”
Producto integrador de aprendizaje:
Producto integrador
10 %
10 %
10 %
10 %
10%
10%
10 %
10 %
10%
10 %
Al finalizar la unidad de aprendizaje el estudiante entregará un portafolio de evidencias el cual consistirá en la recopilación de todos los
reportes de las prácticas realizadas durante el semestre, agregando una reflexión sobre el aprendizaje en cada una de las prácticas.
Fuentes de apoyo y consulta:
Libro:
Autor:
Editorial:
Física Universitaria Volumen II
Sears. Semansky. Young. Freedman
Pearson ,Addison-Wesley-Longman, 1999
Revisión: 1
VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011
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Libro:
Autor:
Editorial:
Física
Raymond A. Serway (Tomo II) Cuarta Edición
Mc. Graw Hill , Junio 1999
Libro:
Autor:
Editorial:
Física para la Ciencia y la Tecnología 6ta Ed, VolI
Tipler, Paul; Mosca, Gene
Reverté
Libro:
Autor:
Editorial:
Experimentación “Una introducción a la Teoría de Mediciones y al Diseño de Experimentos” Segunda Edición
D.C. BAIRD
Prentice Hall, 1991
Libro:
Autor:
Editorial:
Método e hipótesis científicos
Ji. López Cano
Trillas, Nov. 1990
Libro:
Autor:
Editorial:
El Método científico aplicado a las ciencias experimentales
H.G. Riveros, L. Rosas
Trillas, Ag 1991
Libro:
Autor:
Editorial:
El Método experimental para participantes
F. Arana
Joaquín Mortiz, En.1990
Revisión: 1
VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011
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Libro:
Autor:
Editorial:
Six Ideas that Shaped Physics (Second Edition)
Tomas A. More
Mc. Graw Hill, 2003
Libro:
Autor:
Editorial:
Fudamentos de Física
Holliday, Resnick Walker Volúmen 1
CECSA, sexta edición, México 2002
o Tema:
Liga:
Fecha última revisión:
campo magnético de una corriente rectilínea
http://www.walter-fendt.de/ph14s/mfwire_s.htm
4 dic. 2011
Revista:
Año:
# de revista:
Mes:
Nombre del artículo:
charge density
Autor:
Revista mexicana de física
2008
54 n.2
Diciembre
Mathematics motivated by physics: the electrostatic potential is the Coulomb integral transform of the electric
Perfil del docente:
Maestría en Ciencias afines al área de Física, ingeniería o su enseñanza.
Amplio conocimiento de los temas tratados en el curso sobre todo con aplicaciones en ingeniería.
Preparación didáctica adecuada para impartir un curso centrado en el aprendizaje y basado en competencias.
Revisión: 1
VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011
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Ficha bibliográfica del profesor:
M.C. Miguel Ángel Gutiérrez Zamarripa profesor egresado de la carrera de Ingeniero en Electrónica y Comunicaciones, cuenta con la Maestría en
Ciencias de la Ingeniería Eléctrica con especialidad en Electrónica por parte de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad
Autónoma de Nuevo León, Tecnólogo especialista en Mecatrónica por parte del CIDET de Querétaro, actualmente es el Jefe de Academia de
Física II y su Laboratorio
JEFATURA DE ACADEMIA
JEFATURA DE DEPARTAMENTO
COORDINACIÓN DE LA DIVISIÓN
DE CIENCIAS BÁSICAS
SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA
Revisión: 1
VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011
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