Circuitos de CA y CD

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS
FÍSICO MATEMÁTICAS
PROGRAMA SINTÉTICO
CARRERA:
Ingeniería en Computación; Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica.
ASIGNATURA: Circuitos de CA y CD.
SEMESTRE:
Tercero
OBJETIVO GENERAL:
El alumno analizará circuitos eléctricos en el estado permanente por medio de los métodos de Mallas y Nodos y
comprobará los cálculos realizados con instrumentos básicos de medición.
CONTENIDO SINTÉTICO:
I. Elementos básicos que intervienen en circuitos eléctricos.
II. Elementos generales tipo serie y tipo paralelo.
III. Leyes de Kirchhoff, estructura combinatoria de una red, ecuaciones integro-diferenciales de una red.
IV. Correspondencia entre senoides y números complejos.
V. Ecuaciones transformadas en números complejos de redes tipo serie y tipo paralelo.
VI. Redes de corriente directa.
VII. El método de mallas.
VIII. El método de nodos.
METODOLOGÍA:
Investigación de conceptos por parte del alumno.
Formación de grupos para la solución de ejercicios coordinados por el profesor.
Uso de recursos audiovisuales.
Realización de tareas y trabajos extra clase.
EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN:
Se aplicarán tres exámenes departamentales
Participación en actividades individuales y de equipo.
Prácticas de laboratorio
Tareas y trabajos extra clase
BIBLIOGRAFÍA:
Bustamante, Llaca E., Modern Analysis of Alternating Current Networks, Volumen I y II Editorial Limusa Wiley, S.
A. México, D. F., Priemera reimpresión 1967, 318 páginas.Jiménez, Garza Ramos F., Problemas de Teoría de los
Circuitos, Volumen I, Editorial Limusa. México, D. F., 1996, 288 páginas. Benítez, Serrano I., Teoría de los
Circuitos, Volumen I, Academia de Circuitos Eléctricos, ICE - ESIME - Zacatenco, México, D. F., 2001, 167
páginas. Benítez Serrano I., Problemas de Circuitos Eléctricos, Volumen I, Academia de Circuitos Eléctricos, ICE –
ESIME – Zacatenco, México, D. F., 2001, 171 páginas.
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FÍSICO MATEMÁTICAS
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica.
CARRERA: Ingeniería en Comunicaciones y
Electrónica.
OPCIÓN:
COORDINACIÓN:
DEPARTAMENTO: Ingeniería en Comunicaciones y
Electrónica.
ASIGNATURA: Circuitos de CA y CD.
SEMESTRE: Tercero
CLAVE:
CRÉDITOS: 7.5
VIGENTE: Agosto 2004.
TIPO DE ASIGNATURA: Teórico-práctica.
MODALIDAD: Escolarizada.
TIEMPOS ASIGNADOS
HORAS/SEMANA/TEORÍA:
HORAS/SEMANA/PRÁCTICA:
3.0
1.5
HORAS/SEMESTRE/TEORÍA:
HORAS/SEMESTRE/PRÁCTICA:
54
27
HORAS/TOTALES:
81
PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO
POR: Academias de circuitos eléctricos, unidades
Culhuacan y Zacatenco..
REVISADO POR: Subdirecciones académicas
unidades Culhuacan y Zacatenco.
APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo
Escolar, Ing. Fermín Valencia Figueroa y Dr. Alberto
Cornejo Lizarralde
AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de
Estudio del Consejo General Consultivo del IPN.
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FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Circuitos de CA y CD
CLAVE:
HOJA: 2 DE 12
FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA
Esta asignatura es importante porque proporciona los conocimientos básicos de teoría y práctica del análisis de
circuitos que son esenciales para poder abordar las demás asignaturas de la carrera; pues sin esta asignatura no
sería posible impartir las materias correspondientes de las opciones de: electrónica, comunicaciones, control,
acústica y computación, por esta razón esta asignatura cae dentro la clasificación de Ciencias de la Ingeniería que
hace CACEI. Para poder impartir esta asignatura es necesario que el alumno tenga conocimientos sólidos de:
Álgebra, Cálculo diferencial e integral, y de Electricidad y magnetismo. Esta asignatura es la primera de tres
asignaturas de Análisis de circuitos que son: Teoremas de circuitos eléctricos y Análisis de transitorios.
OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
El alumno analizará circuitos eléctricos en el estado permanente por medio de los métodos de Mallas y Nodos y
comprobará los cálculos realizados con instrumentos básicos de medición.
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FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Circuitos de CA Y CD.
No. UNIDAD I
CLAVE:
HOJA: 3 DE 12
NOMBRE: Elementos Básicos que Intervienen en Circuitos Eléctricos.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno definirá el comportamiento de los elementos básicos que intervienen en circuitos eléctricos y justificará las
relaciones entre voltajes y corrientes en estos elementos.
HORAS
No.
TEMA
1.1
1.2
1.3
1.4
1.4.1
1.4.2
1.4.3
1.5
1.6
1.7
1.8
TEMAS
Elementos pasivos y activos.
Resistor.
Capacitor.
Inductor.
Sistemas de bobinas acopladas magnéticamente.
Coeficiente de acoplamiento magnético.
Marcas de polaridad.
Fuente de voltaje.
Fuente de corriente.
Potencia instantánea.
Ejemplos.
T
P
EC
1.5
1.5
1.5
6.0
18
6.0
18
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
1B,2B,3B,4B,5B
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
Subtotal 12
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Evaluación diagnóstica.
Investigación de conceptos por parte del alumno.
Formación de grupos para la solución de ejercicios coordinados por el profesor.
Uso de recursos audiovisuales.
Realización de tareas y trabajos extra clase.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El contenido de las unidades I, II y III serán evaluados en el primer examen departamental junto con el reporte de las
prácticas 1, 2 y 3
Participación en clase, tareas, así como la exposición de información recabada por alumnos en forma grupal o
individual.
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ASIGNATURA: Circuitos de CA Y CD.
No. UNIDAD II
CLAVE:
HOJA: 4 DE 12
NOMBRE: Elementos Generales Tipo Serie y Tipo Paralelo.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno enunciará las características y comportamiento de elementos en serie y en paralelo e identificará ambas
conexiones estableciendo las ecuaciones de cada tipo de conexión.
HORAS
No.
TEMA
TEMAS
2.1
Elementos generales tipo serie.
2.2
Elementos generales tipo paralelo.
2.3
Ejemplos.
T
P
EC
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
1.5
1.5
3.0
1B,2B,3B,4B,5B
1.5
3.0
1.5
Subtotal
3.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Evaluación diagnóstica.
Investigación de conceptos por parte del alumno.
Exposición de temas específicos por parte del alumno.
Formación de grupos para la solución de ejercicios coordinados por el profesor.
Formación de grupos para la discusión de resultados.
Uso de recursos audiovisuales.
Tareas y trabajos extra clase.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El contenido de las unidades I, II y III serán evaluados en el primer examen departamental junto con el reporte de
las prácticas 1, 2 y 3
Participación en clase y entrega de tareas, así como la exposición de temas de investigación en forma grupal o
individual.
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FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Circuitos de CA Y CD.
No. UNIDAD III
CLAVE:
HOJA: 5 DE 12
NOMBRE: Leyes de Kirchhoff, estructura combinatoria de una red, ecuaciones integro-
diferenciales de una red.
.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno describirá los conceptos topológicos y las leyes de Kirchhoff en circuitos eléctricos estableciendo el
sistema de ecuaciones integro-diferenciales.
HORAS
No.
TEMA
TEMAS
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
T
P
EC
3.0
13.5
3.0
13.5
3.1
Concepto de circuito eléctrico.
1.5
3.2
Estructura combinatoria de una red.
1.5
3.3
Leyes de Kirchhoff.
1.5
3.4
Sistema de ecuaciones integro-diferenciales de una
red.
1.5
3.5
Problemas.
1.5
Subtotal
7.5
1B,2B,3B,4B,5B
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Evaluación diagnóstica.
Exposición de temas específicos por parte del profesor.
Investigación por parte del alumno.
Técnicas grupales para la solución de ejemplos.
Formación de grupos para la discusión de resultados.
Uso de recursos audiovisuales.
Tareas y trabajos extra clase.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El contenido de las unidades I, II y III serán evaluados en el primer examen departamental junto con el reporte de
las prácticas 1, 2 y 3
Participación en clase y entrega de tareas, así como la exposición de temas de investigación en forma grupal o
individual.
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FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Circuitos de CA Y CD.
NO. UNIDAD IV
CLAVE:
HOJA: 6 DE 12
NOMBRE: Correspondencia entre Senoides y Números Complejos.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno utilizará la correspondencia entre senoides y números complejos con el objeto de trabajar con ecuaciones
algebraicas en lugar de ecuaciones integrodifenciales.
HORAS
No.
TEMA
TEMAS
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
T
P
EC
6.0
7.5
6.0
7.5
4.1
Números complejos y Funciones Senoidales
1.5
4.2
Valores medio y eficaz de una función senoidal.
1.5
4.3
Correspondencia entre senoides y números
complejos.
1.5
4.4
Ejemplos.
1.5
Subtotal 6.0
1B,2B,3B,4B,5B
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Evaluación diagnóstica en matemáticas referidas a números complejos.
Investigación por parte del alumno.
Técnicas grupales para la solución de ejemplos.
Formación de grupos para la discusión de resultados.
Uso de recursos audiovisuales.
Tareas y trabajos extra clase.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El contenido de las unidades IV, V y VI serán evaluados en el segundo examen departamental, junto con las
prácticas 4, 5 y 6 realizadas en el laboratorio.
Participación en clase y entrega de tareas, así como la exposición de temas de investigación en forma grupal o
individual.
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ASIGNATURA: Circuitos de CA Y CD.
CLAVE:
HOJA: 7 DE 12
No. UNIDAD V
NOMBRE: Ecuaciones transformadas en números complejos de redes tipo serie y tipo
paralelo.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno expresará las ecuaciones con números complejos de diferentes redes tipo serie y tipo paralelo, calculará
impedancias de elementos generales tipo serie y admitancias de elementos generales tipo paralelo
HORAS
No.
TEMA
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
TEMAS
Ecuaciones transformadas de una red general tipo
serie.
Concepto de impedancia y reducción serie paralelo
Ecuaciones transformadas de una red general tipo
paralelo.
Concepto de admitancia.
Ejemplos.
T
P
EC
1.5
1.5
10.5
1.5
10.5
1B,2B,3B,4B,5B
1.5
1.5
1.5
1.5
Subtotal
7.5
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Exposición por parte del profesor.
Investigación por parte del alumno.
Técnicas grupales para la solución de ejemplos.
Formación de grupos para la discusión de resultados.
Uso de recursos audiovisuales.
Tareas y trabajos extra clase.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El contenido de las unidades IV, V y VI serán evaluados en el segundo examen departamental, junto con las
prácticas 4, 5 y 6 realizadas en el laboratorio.
Participación en clase y entrega de tareas, así como la exposición de temas de investigación en forma grupal o
individual.
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
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FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Circuitos de CA Y CD.
No. UNIDAD
VI
CLAVE:
HOJA: 8 DE 12
NOMBRE: Redes de corriente directa.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno resolverá las ecuaciones de una red de corriente directa, considerando el comportamiento de resistores,
capacitores y bobinas en este tipo de redes.
HORAS
No.
TEMA
TEMAS
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
T
P
EC
1.5
4.5
1.5
4.5
6.1
Ecuaciones de una red de corriente directa.
1.5
6.2
Comportamiento de capacitores y bobinas en
corriente directa.
1.5
Subtotal
3.0
1B,2B,3B,4B,5B
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Exposición por parte del profesor.
Investigación por parte del alumno.
Técnicas grupales para la solución de ejemplos.
Formación de grupos para la discusión de resultados.
Uso de recursos audiovisuales.
Tareas y trabajos extra clase.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El contenido de las unidades IV, V y VI serán evaluados en el segundo examen departamental, junto con las
prácticas 4, 5 y 6 realizadas en el laboratorio.
Participación en clase y entrega de tareas, así como la exposición de temas de investigación en forma grupal o
individual.
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ASIGNATURA: Circuitos de CA Y CD.
No. UNIDAD
VII
CLAVE:
HOJA: 9 DE 12
NOMBRE: El método de Mallas.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno calculará corrientes y voltajes de redes de corriente alterna aplicando el método de mallas.
HORAS
No.
TEMA
TEMAS
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
T
P
EC
4.5
12
4.5
12
7.1
Concepto de corrientes circulantes.
1.5
7.2
Ecuaciones de mallas.
1.5
7.3
Reglas para calcular las impedancias de mallas.
1.5
7.4
Aplicaciones del método de mallas.
1.5
7.5
El divisor de voltaje.
1.5
Subtotal 7.5
1B,2B,3B,4B,5B
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Exposición por parte del profesor.
Investigación por parte del alumno.
Técnicas grupales para la solución de ejemplos.
Formación de grupos para la discusión de resultados.
Uso de recursos audiovisuales.
Tareas y trabajos extra clase.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El contenido de las unidades VII y VIII serán evaluados en el tercer examen departamental, junto con las prácticas 7,
8 y 9 realizadas en el laboratorio.
Participación en clase y entrega de tareas, así como la exposición de temas de investigación en forma grupal o
individual.
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ASIGNATURA: Circuitos de CA Y CD.
No. UNIDAD VIII
CLAVE:
HOJA: 10 DE 12
NOMBRE: El método de Nodos.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno calculará voltajes y corrientes de redes de corriente alterna aplicando el método de nodos.
HORAS
No.
TEMA
TEMAS
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
T
P
EC
3.0
12
3.0
12
8.1
Concepto de potencial de nodo.
1.5
8.2
Ecuaciones de nodos.
1.5
8.3
Reglas para calcular las admitancias de nodos.
1.5
8.4
Aplicación del método de nodos.
1.5
8.5
El divisor de corriente.
1.5
Subtotal
7.5
1B,2B,3B,4B,5B
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Investigación de conceptos por parte del alumno.
Técnicas grupales para la solución de ejemplos.
Formación de grupos para la discusión de resultados.
Uso de recursos audiovisuales y con tecnología de punta.
Tareas y trabajos extra clase.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El contenido de esta unidad será evaluado en el tercer examen departamental que contendrá las unidades VII y VIII,
junto con las prácticas 7, 8 y 9 realizadas en el laboratorio.
Participación en clase y entrega de tareas, así como la exposición de temas de investigación en forma grupal o
individual.
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ASIGNATURA: Circuitos de CA y CD.
CLAVE:
HOJA: 11 DE 12
RELACIÓN DE PRÁCTICAS
NÚMERO
DE
PRÁCTICA
NOMBRE DE LA PRÁCTICA
1.
Introducción al Software necesario para el
análisis de circuitos.
2.
Conocimiento del tablero de experimentación
del laboratorio y medidas de seguridad.
RELACIÓN DE
UNIDADES
TEMÁTICAS
HORAS
DE
PRÁCTICA
LUGAR DE REALIZACIÓN
I
6.0
Laboratorio de circuitos
1.5
I, II
I, III, VI, VII
3.0
I, V
6.0
Elementos básicos pasivos R, C, L.
I, II, V
1.5
6.
Acoplamientos mágneticos.
I, II, V
1.5
7.
Redes de corriente directa.
I, II, III, V, VI, VII
1.5
8.
Elementos generales serie RL, RC y RLC en el
estado senoidal.
III, IV, VI
4.5
9.
Elementos generales paralelo RL, RC y RLC
en el estado senoidal.
III, IV, VII
1.5
3.
Medición de voltajes de CA y CD con
multímetros.
4.
Generador de funciones y osciloscopio.
5.
(Las prácticas de la 5 a la 9 se efectuarán con instrumentos y simuladas en equipo de cómputo).
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ASIGNATURA: Circuitos de CA Y CD.
PERÍODO UNIDAD
CLAVE:
HOJA: 12 DE 12
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
1
I,II,III
El contenido del primer examen departamental constará de las unidades I, II y III (70%); junto con las
prácticas 1, 2 y 3 realizadas en el laboratorio (30%).
2
IV, V ,VI
El contenido del segundo examen departamental constará de las unidades IV, V y VI (70%); junto
con las prácticas 4, 5 y 6 realizadas en el laboratorio (30%).
3
VII, VIII
El contenido del tercer examen departamental constará de las unidades VII y VIII (70%); junto con
las prácticas 7, 8 y 9 realizadas en el laboratorio (30%).
La evaluación del curso es el promedio de las tres calificaciones anteriores siempre y cuando el
alumno cumpla con los requisitos establecidos en el Reglamento de Estudios Escolarizados para los
Niveles Medio Superior y Superior.
CLAVE
B
C
BIBLIOGRAFÍA
1
X
Bustamante, Llaca E., Modern Analysis Alternating Current Networks, Volumen I,
Editorial Limusa Wiley, S. A. México, D. F., Primera reimpresión 1967, 318 páginas.
2
X
Jiménez, Garza Ramos F., Problemas de Teoría de Circuitos, Volumen I, Editorial
Limusa, México, D. F., 1996, 288 páginas.
3
X
Benítez, Serrano I., Teoría de los Circuitos, Volumen. I, Academia de Circuitos
Eléctricos, ICE-ESIME-Zacatenco, México, D. F., 2001, 167 páginas.
4
X
Benítez, Serrano I., Problemas de Circuitos Eléctricos, Volumen I, Academia de
Circuitos Eléctricos, ICE-ESIME-Zacatenco, México, D. F., 2001, 171 páginas.
5
X
Willam, Cooper D., Instrumentación Electrónica y Mediciones, Editorial Prentice Hall,
Hispanoamérica, México, D. F., 1987, 501 páginas.
6
X
Boylestad, Robert L., Análisis Introductorio de Circuitos, Editorial Prentice Hall,
Editorial Trillas, México, D. F., 1995, 720 páginas.
7
X
Cheng, David K., Analisys of Linear Systems, Editorial Adisson Wesley Publishing
Co., 1959, 431 páginas.
8
X
Skilling, Hugh H., Circuitos de Ingeniería Eléctrica, Editorial CECSA, México, D. F.,
846 páginas.
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FÍSICO MATEMÁTICAS
PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA
1. DATOS GENERALES
ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica.
CARRERA:
Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica.
ÁREA:
BÁSICAS C. INGENIERÍA
ACADEMIA:
SEMESTRE:
D. INGENIERÍA
Tercero
C. SOC. y HUM.
ASIGNATURA: Circuitos de CA y CD.
Circuitos Eléctricos.
ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Licenciatura en ingeniería eléctrica, comunicaciones y
electrónica y ramas afines.
2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA El alumno analizará circuitos eléctricos en el estado permanente , y
comprobará los cálculos previamente realizados con instrumentos básicos de medición.
3. PERFIL DOCENTE:
CONOCIMIENTOS
De matemáticas aplicadas
a la Ingeniería.
Física
Química
Propios de la asignatura.
EXPERIENCIA
HABILIDADES
PROFESIONAL
Experiencia en la industria, Dominio de la asignatura.
de preferencia en
Manejo de grupos.
laboratorio.
ACTITUDES
Tener vocación por la
docencia.
Honestidad, tolerancia y ética.
Haber impartido clases.
Formación pedagógica.
Comunicación
(transmisión del
conocimiento).
Ejercicio de la crítica
fundamentada.
Capacidad de análisis y
síntesis.
Respeto (buena relación
maestro-alumno).
Motivación al alumno.
Responsabilidad científica.
Manejo de materiales
didácticos.
Espíritu de colaboración.
Creatividad.
Superación docente y
profesional.
ELABORÓ
Ing. Andrés Carmona Blando
REVISÓ
M. en C. Alberto Paz Gutiérrez
AUTORIZÓ
Ing. Fermín Valencia Figueroa
Ing. Adrían Pantle Abris
Ing. Guillermo Santillán Guevara
Dr. Alberto Cornejo Lizarralde
Ing. José A. Loaiza Brito
______________________
_______________________
________________________
PRESIDENTES DE ACADEMIA
SUBDIRECTORES ACADÉMICOS
DIRECTORES DE LAS UNIDADES
FECHA: 24 DE MARZO DE 2004