CONTENIDO PROGRAMÁTICO UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA FÍSICA ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA
CONTENIDO PROGRAMÁTICO
Fecha Emisión:
2011/09/15
Revisión No.
1
AC-DO-F-8
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FÍSICA ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO
CÓDIGO
PROGRAMA
ÁREA DE FORMACIÓN
SEMESTRE
PRERREQUISITOS
COORDINADOR DE ÁREA
100203
Ingenierías (Mecatrónica, Industrial,
Multimedia, Civil y Telecomunicaciones)
Ciencias Básicas. Sub área: Ciencias
Naturales
Tercero(Ing. Mecatrónica) o cuarto
1002013 Física Mecánica y Laboratorio
Jesús Adalberto Mappe Bautista.
DOCENTE (S)
Anais Dorta Urra
Adriana Gutiérrez Rodríguez
Claudia Patricia Barrera Patiño
Fery Patricia Rodríguez Montaña
Jairo Bautista Mesa
Pedro Julio Reyes Torres
Álvaro Rogelio Torres Riveros
Juan Manuel Guerra Castro
Héctor Manuel Cortés Salazar
Orlando Emilio Acevedo Sarmiento
Johan Eduardo Pérez Velásquez
Fernando Javier Gómez Ruiz
Erika Erazo Verdugo
Rodrigo Bermúdez
Jesús Daza
Juan Salvador Rodríguez
Álvaro vega
Luis Miguel Mendoza Navas
Jesús Adalberto Mappe Bautista.
CRÉDITOS ACADÉMICOS
HORAS DE ACOMPAÑAMIENTO DIRECTO
HORAS DE TRABAJO MEDIADO O
DIRIGIDO
HORAS DE TRABAJO INDEPENDIENTE
4
3
2
7
El uso no autorizado así como la reproducción total o parcial de su contenido por cualquier persona o entidad, estará en contra
de los derechos de autor.
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ENFOQUE GLOBAL DE LA ASIGNATURA
La Asignatura Física Electricidad y Magnetismo permite al estudiante conocer los
conceptos, las leyes y principios que le permiten el estudio de los fenómenos
Electrostáticos, la Corriente eléctrica, los circuitos de corriente directa (CD) y el
magnetismo.
JUSTIFICACIÓN
En la Ingeniería actual, las aplicaciones tecnológicas prácticas derivadas de los
fenómenos electromagnéticos son de gran importancia. Por esto es fundamental
que el estudiante en su formación básica estudie los conceptos, principios y leyes
que rigen la electricidad y el magnetismo con el ánimo de comprender su utilidad
en la vida práctica cotidiana y estar en la capacidad de explicar y utilizar los
avances científicos y tecnológicos que en estos campos se están presentando.
OBJETIVO GENERAL
De la labor del docente: Orientar al estudiante durante su construcción de los
conceptos físicos básicos de la electricidad y el magnetismo.
Motivar al estudiante para que asimile la física como perspectiva de reflexión con
base en el razonamiento inductivo que permite la creación de principios, leyes,
teorías y modelos de explicación de fenómenos naturales y aplicaciones
tecnológicas.
Proporcionar las herramientas tecnológicas necesarias para que desde la práctica
experimental incremente el valor agregado a sus conocimientos.
Del Estudiante: Conocer como a partir de la lógica inductiva se construye el
conocimiento teórico en física y como a partir de las teorías y aplicando la lógica
deductiva se solucionan situaciones problémicas, resaltando la relación existente
entre la teoría y el experimento.
Identificar e interpretar las leyes del electromagnetismo que describen y explican el
comportamiento de las partículas cargadas eléctricamente en campos eléctricos y
magnéticos, la producción de campos, la inducción electromagnética, desarrollando
habilidad y destreza en la aplicación de estas leyes como inicio a su formación
científica - básica que le permita sistematizar el trabajo en la solución de problemas
tecnológicos.
Generar criterios, a través del conocimiento físico de la materia y energía, que le
permitan valorar y utilizar de manera científica y tecnológica los recursos naturales
para un desarrollo sostenible de la nación.
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COMPETENCIA GLOBAL
Durante el curso el estudiante desarrolla competencias globales de aprendizaje,
mediante procesos de análisis, síntesis y razonamiento crítico al solucionar
problemas teóricos y prácticos, en un trabajo académico Auto motivado, ético
creativo individual y colectivo que le permitirán desempeñarse profesionalmente en
favor de la sociedad.
COMPETENCIAS ESPECÍFICAS
Cognitivas:
1. Reconoce
y relaciona
los conceptos físicos fundamentales del
electromagnetismo.
2. Aplica las técnicas matemáticas en cálculos, demostraciones y soluciones de
la Física del electromagnetismo.
3. Aplica el método científico para elaborar su conocimiento de la asignatura.
4. Elabora interrelaciones de la Física con las demás ciencias naturales y la
Ingeniería evaluando aplicaciones.
Comunicativas:
5. Expresa por escrito o verbalmente su interpretación de los conceptos
relacionados con la Física Electricidad y Magnetismo.
6. Elabora informes consistentes de las prácticas de laboratorio, ensayos o
resúmenes sobre tópicos relacionados con la disciplina.
Investigativas:
7. Presenta y sustenta
sus investigaciones en
temas de su interés
relacionados con la asignatura en Exposiciones.
8. Interpreta información y literatura científica recomendada o buscada por
interés propio.
9. Evalúa autónomamente sus conocimientos frente a los presentados en los
diferentes escenarios virtuales de acceso en la universidad o en los
diferentes medios de comunicación.
Conocimiento y la Interacción con el Mundo Físico:
 Interactúa con el mundo Físico, tanto en lo natural como en el generado por
el hombre en su quehacer creativo, respetando la vida propia, la de los
demás y los recursos naturales.
El uso no autorizado así como la reproducción total o parcial de su contenido por cualquier persona o entidad, estará en contra
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ESQUEMA GENERAL DE LOS CONTENIDOS
Carga eléctrica y Campo Eléctrico. Ley de Gauss. Potencial eléctrico. Capacitancia
y dieléctricos. Corriente, resistencia y fuerza electromotriz. Circuitos de corriente
continua (DC). Campo magnético y fuerzas magnéticas. Fuentes de campo
magnético. Inducción electromagnética. Inductancia.
ELECTROSTÁTICA.
Modelos atómicos de la materia, Ley de Coulomb y principio de superposición.
Concepto de campo eléctrico, líneas de campo eléctrico y principio de
superposición, Cálculo de campos eléctricos para distribuciones discretas y
continuas de carga, movimiento de partículas cargadas en campos eléctricos y el
concepto de flujo eléctrico. Análisis del dipolo. Trabajo Asistido Laboratorio
(Consulta Aula virtual): Campo eléctrico (video), Electroscopio.
POTENCIAL ELÉCTRICO Y CAPACITORES.
Potencial eléctrico y energía potencial eléctrica. Relación potencial eléctrico –
campo eléctrico, Potenciales para distribuciones discretas y continuas de carga.
Definición de capacitor y capacitancia. Cálculo de la capacitancia para las
diferentes geometrías. Energía almacenada en un capacitor y su relación con el
campo eléctrico. Determinación de capacitancia equivalente para diferentes
combinaciones de capacitores. Dieléctrico dentro de un capacitor. Trabajo Asistido
Laboratorio(Consulta Aula virtual): Aparatos eléctricos de medida, superficies
equipotenciales.
CORRIENTE ELÉCTRICA Y CIRCUITOS DC.
Modelos de conducción eléctrica y sus implicaciones tecnológicas. La ley de Ohm y
consecuencias. Consideraciones de energía y potencia eléctrica. Circuitos en serie
y paralelo, las leyes de Kirchhoff, circuitos DC. Análisis del circuito RC. Trabajo
Asistido Laboratorio(Consulta Aula virtual): Ley de ohm, circuitos en serie,
circuitos en paralelo, leyes de Kirchhoff, puente de Wheatstone.
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MAGNETISMO.
Revisión histórica, e interpretación de los conceptos relacionados con el
magnetismo. Interacción del campo magnético con partículas cargadas y corrientes
eléctricas (fuerza, torques y momentos magnéticos). Las fuentes de campo
magnético. La ley de Biot – Savart. Ley de Ampere y sus aplicaciones. Flujo
magnético y ley de Gauss para el campo magnético. La ley de Faraday para
campos electromagnéticos dependientes del tiempo y sus aplicaciones
(generadores y motores). Las ecuaciones de Maxwell y sus implicaciones
tecnológicas. Auto inductancia e inductancia mutua. Trabajo Asistido
Laboratorio(Consulta Aula virtual): Circuito RC, Inducción
electromagnética,
Campo magnético terrestre, relación carga masa para el electrón y Ley de BiotSavart.
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CONTENIDOS
Semana
TIPO DE
Fecha
CLASE
Lunes- Sábado
1
19 - 24 Enero
2
26 – 31 Enero.
ACTIVIDADES ACADÉMICAS
INDEPENDIENTES QUE DEBE
DESARROLLAR EL ESTUDIANTE
Carga eléctrica. Estructura de la materia.
Conductores y aislantes. Ley de Coulomb.
Principio de superposición. Aplicaciones
Modelos atómicos. Cargas eléctricas
y sus propiedades.
LAB
Práctica: Inducción
Concepto de campo eléctrico
TEO
Campo eléctrico y cálculo del campo eléctrico de
distribuciones discretas.
TEO
LAB
Práctica: Electroscopio
Líneas de campo eléctrico. Dipolo
eléctrico.
Pre informe, lectura aula virtual
TEO
Movimiento de cargas en campos eléctricos
uniformes.
Cargas y campos eléctricos.
Movimiento de cargas eléctricas en
campos Eléctricos.
LAB
Práctica: Aparatos de medida
eléctrica
Pre informe, lectura aula virtual
TEO
Campo eléctrico de distribuciones continúas.
Aplicaciones. Flujo de campo eléctrico.
Concepto de flujo. Aplicaciones ley
de Gauss.
LAB
Práctica: Superficies
Equipotenciales
Pre informe, lectura aula virtual
3
02 - 07 Febrero
4
09 - 14 Febrero
TEMA O ACTIVIDAD ACADÉMICA A
DESARROLAR EN LA CLASE PRESENCIAL
Ley de Gauss.
5
16 - 21 Febrero
TEO
LAB
6
23 - 28 Febrero
TEO
LAB
Práctica: Resistencias en serie y paralelo
PRIMER PARCIAL
Energía potencial eléctrica. Potencial eléctrico.
Cálculos de potencial. Relación entre el
potencial y el campo eléctrico Conceptos de
energía y de potencial.
Práctica: Ley de Ohm.
Conceptos de energía y de potencial.
Pre informe, lectura aula virtual
Concepto de capacitancia.
Aplicaciones de los capacitores
LAB
Práctica: Circuitos serie
y paralelo
Pre informe, lectura aula virtual
TEO
Combinación de capacitores. Almacenamiento
de energía. Capacitores con dieléctricos.
7
02 - 07 Marzo
LAB
9
16 - 21 Marzo
Aplicaciones de la Ley de Gauss.
Retroalimentación Primer parcial.
Capacitores y capacitancia. Cálculo de
capacitancia en el vacío. Aplicaciones
TEO
8
09 - 14 Marzo
PRIMER PARCIAL
TEO
LAB
Práctica: Leyes de Kirchhoff I
Corriente eléctrica. Densidad de corriente.
Resistencia y resistividad. Ley de Ohm
Práctica: Leyes de Kirchhoff II
Densidad de energía
Pre informe, lectura aula virtual
Conceptos de: corriente y resistencia
eléctrica. Relación entre Campo
eléctrico y la resistencia.
Pre informe, lectura aula virtual
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Semana
Fecha
LunesSábado
10
23 - 28
Marzo
11
06 - 11 Abril
TIPO DE
CLASE
Circuitos de corriente Continua. Leyes
Soluciones de sistemas de
de Kirchhoff. Circuitos RC.
ecuaciones simultaneas.
LAB
Práctica: Puente de Wheatstone.
TEO
TEO
12
13 - 18 Abril
LAB
TEO
LAB
14
27 Abril
02 Mayo
15
04 – 09
Mayo
16
11 – 16
Mayo
17-18
18 – 23
25 – 30
Mayo
ACTIVIDADES ACADÉMICAS
INDEPENDIENTES QUE DEBE
DESARROLLAR EL ESTUDIANTE
TEO
LAB
13
20 - 25 Abril
TEMA O ACTIVIDAD ACADÉMICA A
DESARROLAR EN LA CLASE
PRESENCIAL
TEO
LAB
TEO
LAB
Campo magnético. Fuerza magnética
sobre cargas móviles
Líneas de campo. Movimiento de
partículas cargadas en campos
magnéticos. Aplicaciones.
SEGUNDO PARCIAL
Práctica: Circuito RC.
SEGUNDO PARCIAL
Fuerza magnética sobre conductores
de corriente. Fuerza y momento de
torsión sobre espiras.
Práctica: Inducción
electromagnética
Conceptos de magnetismo, campo
magnético.
Pre informe, lectura aula virtual
27.9. Efecto Hall
Pre informe, lectura aula virtual
Retroalimentación segundo parcial. Campo magnético de una carga en
Fuentes de campos Magnéticos. Ley
movimiento. Solenoides y toroides,
de Biot-Savart. Fuerza magnética entre aplicaciones.
alambres conductores paralelos.
Práctica: Campo Magnético Terrestre
Cálculos de campos magnéticos
producido por alambres, espiras y
solenoides.
Práctica: Relación carga masa
Flujo Magnético. Ley de Gauss del
magnetismo Ley de Ampere.
Aplicaciones.
Práctica: Transformadores
TEO
Inducción magnética. Ley de Faraday.
Aplicaciones. Ley de Lenz. Fuerza
electromotriz.
LAB
Socialización de notas
Pre informe, lectura aula virtual
Pre informe, lectura aula virtual
Cálculo de Campos Magnéticos
mediante ley de Ampere para
Solenoides y toroides. Materiales
magnéticos
Pre informe, Lectura Aula virtual
Leyes de Maxwell y su
interpretación. Generador y motor de
corriente eléctrica.
EXAMEN FINAL UNIFICADO.
FECHA DE ACTUALIZACION: 14 DE ENERO 2015
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SISTEMA DE EVALUACIÓN
Corte 1 (30%)
Trabajo asistido:
Quices, talleres
Docencia directa
Parcial
trabajo individual
Laboratorios
Corte 2 (30%)
Corte 3 (40%)
Cantidad
Valor %
Cantidad
Valor %
Cantidad
Valor %
1
20
1
20
1
20
1
50
1
50
1
50
4
30
100
4
30
100
4
30
100
La calificación obtenida en cada corte, en el Laboratorio de Física que el estudiante inscribió y cursa
simultáneamente con la teoría, corresponde al 30% de cada corte en la asignatura teórica Física
Electricidad y Magnetismo. El docente del laboratorio de Física Electricidad y Magnetismo, consigna
las notas en la carpeta que para tal fin hay en el laboratorio. El docente de la asignatura teórica, hará
el cómputo correspondiente. La evaluación del laboratorio es correspondiente con la siguiente tabla:
Corte 1 (30%)
Docencia directa,
quices.
trabajo individual
Informes
laboratorios
Corte 2 (30%)
Corte 3 (40%)
Cantidad
Valor %
Cantidad
Valor %
Cantidad
Valor %
4
20
4
20
4
20
4
80
4
80
4
80
100
100
100
BIBLIOGRAFÍA
SEARS - ZEMANSKY - YOUNG FREEDMAN. Física Universitaria. Vol. 2. 13A
Edición. Editorial Addison Wesley Longman. México 2004. Referencia biblioteca
UMNG: 530/S31f
SERWAY y JEWETT. Física Para ciencias e ingenierías Vol. 2. México. Editorial
Thomson. 2005 sexta edición. Referencia biblioteca UMNG: 530/S37.
TIPLER PAUL A. Physics for scientists and engineers fourth edition. Wit freeman
and company / worth publishers. New York 1999. Referencia bibliotheca UMNG:
346.072/L31c
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MATERIAL COMPLEMENTARIO DE APRENDIZAJE PARA ESTUDIANTES
1. BAIRD, (1991), Experimentación, México, Prentice Hall Hispanoamericana.
2. Curso virtual: Física Electricidad y Magnetismo.
3. Enlaces en la red: Página del curso ( Aula Virtual).
4. Material Multimedia: Hardware: Laboratorio de Física con Equipamiento de
Equipos de Computo e Interfaces para la adquisición y tratamiento de datos
experimentales. Software: de las Interfaces compatible con Microsoft Office.
5. Recursos didácticos. Laboratorio con Equipamiento de Equipos para la
realización de prácticas de Electromagnetismo.
6. http://descom.jmc.utfsm.cl/ccontreras/capitulo8-1.pdf
7. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/fuerza/fuerza
8. http://es.wikipedia.org/wiki/Magnetismo
9. http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/teoria/A_Franco/elec
magnet/elecmagnet.html
10.http://www.umng.edu.co/web/guest/catalogos-en-linea/libroselectronicoshttp://www.pearsonbv.com/default.asp.
Física universitaria Volumen 2 Francis W. Sears
11. http://www.physics.gla.ac.uk/Optics/Lectures/EMFields.pdf
12. http://www.physics.sjsu.edu/becker/physics51/mag_field.htm
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