distribución del contenido programático

UNIVERSIDAD DE FALCÓN
VICE-RECTORADO ACADÉMICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA ANALÍTICO
ESCUELA DE INGENIERÍA
MENCIÓN: Telemática
CARRERA: INGENIERÍA ELECTRÓNICA
Automatización Industrial
CÓDIGO:
ASIGNATURA:
Teoría Electromagnética
TEORÍA PRÁCTICAS LABORATORIO U.C.
HORAS/SEMANA
3
4
SEMESTRE: 6
HOR/SEM.
84
PRELACIONES:
COMPONENTE:
Específico
OBLIGATORIA: X ELECTIVA: FECHA DE ELABORACIÓN DEL PROGRAMA: Octubre 2006
PROGRAMA ELABORADO POR: Diógenes Perdomo
PROFESOR DE LA ASIGNATURA: Diógenes Perdomo
FECHA DE EVALUACIÓN DEL PROGRAMA:
FUNDAMENTACIÓN.
El objetivo es lograr la formación de un profesional integralmente calificado para cumplir su
papel en la sociedad como ciudadano y en el área de su competencia según su programa de
formación académica.
El egresado de la Universidad de Falcón será un profesional reconocido por sus pares por la
calidad de sus conocimientos y por su vocación para aportar soluciones con un alto contenido
humanístico y social.
Al impartir la asignatura: Teoría Electromagnética se estimula y guía al estudiante para que
explore, desarrolle y asimile conceptos básicos en la materia a fin de que adquiera la destreza
necesaria para desenvolverse en asignaturas subsiguientes y como un excelente profesional de la
ingeniería.
Se enfatiza el criterio de guiar al estudiante por vía del razonamiento teórico y analítico que
le permita edificar una estructura de conocimiento basada en una instrucción preliminar sólida.
La asignatura comprende diez unidades :
Unidad I:
Repaso de conceptos básicos sobre álgebra vectorial, campos
escalares y campos vectoriales.
Unidad II:
La ley de Coulomb. Campo eléctrico.
Unidad III:
La ley de Gauss. Divergencia. Aplicación de la ley de Gauss.
Unidad IV:
La integral de línea. Potencial. Diferencia de potencial. Gradiente de
potencial. El dipolo eléctrico. Densidad de energía electrostática.
Unidad V:
Corriente. Densidad de corriente. Condiciones de borde. La
ecuación de continuidad.
Unidad VI:
Derivación de las ecuaciones de Poisson y Laplace.
Unidad VII:
La ley de Biot-Savart. La ley de Ampere. El concepto de circulación.
El teorema de Stokes.
Unidad VIII:
Flujo magnético y densidad de flujo magnético. Potencial magnético
escalar y vectorial.
Unidad IX:
Fuerzas eléctricas. Fuerzas entre elementos diferenciales de
corrientes. Fuerza y torque sobre un circuito cerrado.
Unidad X:
Circuitos magnéticos. Condiciones magnéticas de borde.
Inductancia.
Unidad XI:
La ley de Faraday. Ecuaciones de Maxwell con variable temporal
Unidad XII:
Onda plana. Líneas de transmisión. Cavidades resonantes. El vector
de Poynting.
La ejecución del programa de clases correspondiente a la materia Teoría Electromagnética
se basa en la participación activa del estudiante. El docente facilita el proceso de comprensión y
aprendizaje de los temas pertinentes mediante la invitación continua a participar e intervenir abierta
e informalmente durante el desarrollo de las actividades, mediante la creación de un clima de
confianza orientado al estímulo intelectual y a fortalecer la capacidad analítica del estudiante.
La asignatura se encuentra ubicada en el sexto semestre del mapa curricular; es de carácter
teórico y se orienta hacia el dominio razonable de los fundamentos básicos para la formación del
profesional de la ingeniería electrónica.
OBJETIVO GENERAL
Propiciar el desarrollo de habilidades y destrezas en el manejo e interpretación de conceptos
y modelos matemáticos de utilidad en el análisis de procesos electromagnéticos; aplicación de leyes,
teoremas, nociones matemáticas y criterios de ingeniería como instrumentos para resolver
problemas electromagnéticos básicos.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Al finalizar el período académico los alumnos estarán en capacidad de:
Unidad I
1. Realizar con razonable destreza operaciones matemáticas involucrando el uso de vectores y su
aplicación en el análisis de campos vectoriales. Al finalizar la Unidad, el estudiante deberá
comprender y saber manipular:
1.1.
Escalares y vectores
1.2.
Componentes de un vector
1.3.
Sistemas de coordenadas cartesianas, cilíndricas y esféricas
1.4.
Transformación entre sistemas de coordenadas
1.5.
Componentes de un vector
1.6.
Algebra vectorial
1.7.
Vector unitario
1.8.
Campo vectorial
1.9.
Producto escalar
1.10.
Producto cruzado
Unidad II
1. Aplicar apropiadamente la ley de Coulomb, entender el concepto físico de campo eléctrico y
aplicar correctamente los modelos matemáticos para su análisis. Específicamente:
1.1.
Derivar la ley de Coulomb
1.2.
Calcular intensidad de campo eléctrico
1.2.1. Campo de una y de n cargas
1.2.2. Campo de una línea de carga
1.2.3. Campo de una hoja de carga
1.2.4. Campo de una distribución volumétrica de carga
Unidad III
1. Derivación de ley de Gauss.
2. Cálculos de densidad de flujo eléctrico
3. Interpretación física y cálculo de la divergencia
4. Aplicación de la ley de Gauss
5. Formulación de la primera ecuación de Maxwell para campos eléctricos estáticos
Unidad IV
1. Movimiento de cargas en campos eléctricos
2. La integral de Línea
3. Concepto de potencial, interpretación y análisis
4. Diferencia de potencial; definición y determinación
5. Gradiente de potencial
6. El dipolo eléctrico
7. Densidad de energía en un campo electrostático
Unidad V
1. Entender conceptualmente y resolver problemas asociados a corriente y densidad de corriente
2. Determinación de las condiciones de borde en la superficie de un conductor
3. La ecuación de continuidad
Unidad VI
1. Derivación de la ecuación de Poisson
2. Derivación de la Ecuación de Laplace
3. Ejemplos prácticos sobre la aplicación de las ecuaciones de Poisson y Laplace
Unidad VII
1. Derivación de la ley de Biot-Savart
2. Derivación de la ley de Ampere. Ejemplos
3. El concepto de “circulación”
4. El teorema de Stokes
Unidad VIII
1. Análisis teórico e interpretación práctica de:
2. Flujo magnético
3. Densidad de flujo magnético
4. Potencial magnético escalar
5. Potencial magnético vectorial
Unidad IX
1. Estudio de fuerzas sobre cargas en movimiento
2. Fuerzas en elementos diferenciales de corrientes
3. Fuerzas entre elementos diferenciales de corrientes
4. Definición, derivación y cálculo de fuerzas y torques sobre circuitos cerrados
Unidad X
4. Análisis de circuitos magnéticos
5. Condiciones magnéticas de borde
6. El concepto de Inductancia. Ejemplos prácticos
Unidad XI
1. Definición, interpretación y aplicación de las leyes de Faraday
2. Ecuaciones de Maxwell
3. Potenciales variantes en el tiempo
Unidad XII
1. Estudio y análisis de la onda plana
2. Líneas de transmisión
3. Cavidades resonantes
4. Desplazamiento ondulatorio en el espacio
5. El vector de Poynting
SEMANA
1
DISTRIBUCIÓN DEL CONTENIDO PROGRAMÁTICO
Presentación. Discusión del plan de trabajo. Establecer las normas de trabajo en el salón de clases.
Escalares y vectores. Componentes de un vector. Sistemas de coordenadas cartesianas, cilíndricas y
esféricas. Transformación entre sistemas de coordenadas. Componentes de un vector. Algebra vectorial.
Vector unitario. Campo vectorial. Producto escalar. Producto cruzado.
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Aplicación de la ley de Coulomb. Calcular intensidad de campo eléctrico. Campo de una y de n cargas.
Campo de una línea de carga. Campo de una hoja de carga. Campo de una distribución volumétrica de
carga.
Derivación de ley de Gauss. Cálculos de densidad de flujo eléctrico. Interpretación física y cálculo de la
divergencia.
Aplicación de la ley de Gauss. Formulación de la primera ecuación de Maxwell para campos eléctricos
estáticos.
Primera evaluación parcial.
Movimiento de cargas en campos eléctricos. La integral de Línea. Diferencia de potencial; definición y
determinación.
Gradiente de potencial. El dipolo eléctrico. Densidad de energía en un campo electrostático.
Derivación teórica del concepto de corriente. Densidad de corriente. Determinación de las condiciones de
borde en la superficie de un conductor. La ecuación de continuidad.
Derivación de la ecuación de Poisson. Derivación de la ecuación de Laplace. Ejemplos prácticos sobre la
aplicación de las ecuaciones de Poisson y Laplace.
Segunda evaluación parcial.
Derivación de la ley de Biot-Savart. Derivación de la ley de Ampere. Ejemplos. El concepto de
“circulación”. El teorema de Stokes.
Análisis teórico e interpretación práctica de: flujo magnético, densidad de flujo magnético, potencial
magnético escalar, potencial magnético vectorial.
Estudio de fuerzas sobre cargas en movimiento. Fuerzas en elementos diferenciales de corrientes.
Fuerzas entre elementos diferenciales de corrientes. Definición, derivación y cálculo de fuerzas y torques
sobre circuitos cerrados.
12
Análisis de circuitos magnéticos.
13
Tercera evaluación parcial.
Condiciones magnéticas de borde. El concepto de Inductancia. Ejemplos prácticos.
14
15
Definición, interpretación y aplicación de las leyes de Faraday.
Ecuaciones de Maxwell. Potenciales variantes en el tiempo.
16
Estudio y análisis de la onda plana. Líneas de transmisión.
17
Cavidades resonantes. Desplazamiento ondulatorio en el espacio. El vector de Poynting.
IV Evaluación parcial
18
Exámenes sustitutivos
Entrega de notas
ESTRATEGIAS DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE
Exposiciones Teóricas.
Simulación de situaciones para la aplicación de contenidos.
Análisis grupal de las conclusiones obtenidas en una discusión temática.
La Técnica de la Pregunta como elemento reflexivo e inductivo del conocimiento.
Generar un ambiente efectivo para el aprendizaje aplicando técnicas que propicien el crecimiento
afectivo y social del alumno.
PLAN DE EVALUACIÓN
SEMANAS
Todas
Según
TIPO DE
EVALUACIÓN
PONDERACIÓN
%
Durante el desarrollo de cada clase se evaluará el
desenvolvimiento de cada estudiante por medio de
una escala de estimación
Sumativa
4%
Solución de ejercicios (tareas para la casa)
Sumativa
6%
Sumativa
22,5 %
Sumativa
22,5 %
Sumativa
22,5%
Sumativa
22,5 %
UNIDADES
CONTENIDO
Todas
Material
visto
corresponda
4
8
I , II, III
III, IV, V
12
VI, VII, VIII,
IX
17
X, XI, XII
18
BIBLIOGRAFÍA .
1er examen parcial
Lo visto en las primeras tres semanas
(ver distribución de contenido programático)
2do. Examen parcial
Lo visto en las semanas cuatro, cinco, seis y siete
(ver distribución de contenido programático)
3er examen parcial
Lo visto en las semanas ocho, nueve, diez y once
(ver distribución de contenido programático)
4to examen parcial
Lo visto en las semanas doce, trece, catorce, quince
y dieciséis
(ver distribución de contenido programático)
Evaluación Sustituva
1. William H. Hayt, Jr.; Engineering Electromagnetics, 6, 7, u 8va Ed., Versión en español;
McGraw-Hill.
2. John D. Krauss y Keith R. Carver; Electromagnetics, 5ta. Ed.; MacGraw-Hill.
3. R. Feynman, R. Leighton, M. Sands; Física, Vol II: Electromagnetismo y materia; AddisonWesley Iberoamericana; 1972.