FIR-315-2014-3
-
Upload
cristian-aguilar-quintanilla -
Category
Documents
-
view
231 -
download
3
description
Transcript of FIR-315-2014-3
-
UCB.FIA.UES. Ing. Salvador Atilio Paniagua
1
UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR
FACULTAD DE INGENIERA Y ARQUITECTURA
UNIDAD DE CIENCIAS BSICAS
PROGRAMA DE FSICA III CICLO II/ 2014.
I. IDENTIFICACIN.
PRERREQUISITO : FSICA II.
UNIDADES VALORATIVAS : 4.
POBLACIN : ESTUDIANTES DE INGENIERA.
DURACIN : 17 SEMANAS.
COORDINADOR DE CATEDRA : Ing. Salvador Atilio Paniagua.
COORDINADOR DE DISCUSIN DE
PROBLEMAS : Ing. Julio Csar Martnez.
COORDINADOR DE LABORATORIO : Ing. Mario Arturo Hernndez.
PROFESORES : Ing. Edgar Rodrguez
Ing. Carlos magno Herrera
Lic. Ral Antonio Chavarra.
Ing. Alberto Antonio Rosa Lue. INTRODUCCIN.
En este curso se desarrollarn los conocimientos bsicos en Fsica en las reas de electricidad y
magnetismo, necesarios para seguir cualquier carrera de Ingeniera. Su contenido es parte de la
Teora Electromagntica, una rama del conocimiento muy importante que ha unificado y
generalizado las leyes de la Fsica Clsica y Relativista. Ha contribuido y acelerado al desarrollo
cientfico y tecnolgico.
Es una excelente introduccin al estudio de los campos elctricos y magnticos, su naturaleza e
interacciones. Se hace nfasis en las leyes que rigen dicha rama, presentando aplicaciones
sencillas de los temas a desarrollar, que servirn al estudiante para conocer y usar equipo
elctrico y electrnico.
II. OBJETIVOS GENERALES DEL CURSO.
a) Proporcionar al estudiante una base cientfica para la comprensin de los fenmenos
elctricos y magnticos que se presentan en la naturaleza.
b) Crear habilidades y destrezas en el estudiante en el anlisis de problemas, tericos y
numricos, que traten sobre electricidad y magnetismo.
-
UCB.FIA.UES. Ing. Salvador Atilio Paniagua
2
c) Capacitar al estudiante en la manipulacin de equipo de laboratorio, as como en el anlisis e
interpretacin de datos experimentales.
III. DESCRIPCIN GENERAL DEL CURSO.
El curso se desarrolla en ocho unidades, as:
UNIDAD CONTENIDO
I Carga elctrica. Ley de Coulomb.
II Campo elctrico. Ley de Gauss.
III Potencial elctrico.
IV Capacitores y dielctricos.
V Corriente elctrica. Circuitos elctricos.
VI Campo magntico.
VII Induccin electromagntica.
VIII Circuitos de corriente alterna.
Las primeras cuatro unidades, electrosttica, describe la naturaleza elctrica de la materia, la
interaccin entre cargas elctricas estticas y se define el concepto de campo elctrico y el de
potencial elctrico, adems se calcula, el campo y el potencial elctrico para diferentes
distribuciones de carga elctrica. Se analiza el comportamiento de los materiales dielctricos en
presencia de campos elctricos.
En las unidades restantes, se considera a las cargas en movimiento, se define la corriente
elctrica, resistencia elctrica, campo magntico; se analiza la induccin electromagntica y los
circuitos de corriente directa y alterna con dispositivos resistivos, capacitivos e inductivos.
IV. METODOLOGA.
Para el desarrollo del curso se adoptar un libro texto, el cual servir de gua en el desarrollo de
los contenidos, este es FSICA, volumen 2, Resnick, Halliday, Krane, 5ta edicin (cuarta
edicin en espaol) y se realizarn las siguientes actividades:
IV.1 Clase Expositiva:
Tiene como objetivo facilitar al estudiante el estudio de los diferentes temas. En esta actividad
el profesor desarrollar los contenidos programticos fomentando la participacin de los
estudiantes mediante preguntas, prcticas demostrativas y destacando la importancia de la
investigacin bibliogrfica para la consolidacin y ampliacin de los temas.
Las clases expositivas se realizarn en dos sesiones semanales, de 100 minutos de duracin
segn horarios establecidos.
IV.2 Sesin de Discusin de Problemas:
-
UCB.FIA.UES. Ing. Salvador Atilio Paniagua
3
Se realizarn cada semana, en horarios y grupos establecidos, con una duracin de 100
minutos; tiene como objetivo reforzar los conocimientos tericos vertidos en clases y capacitar
al estudiante para que los aplique en la resolucin de problemas. En sta actividad, el profesor
guiar la solucin de problemas tipo, de los propuestos en la gua de discusin, promoviendo
la participacin de los estudiantes. La participacin de los estudiantes en esta actividad se har
a travs de preguntas directas acerca de las dificultades y problemas de la gua de la discusin
asignados previamente por un plan de discusin. Tambin algunas sesiones sern evaluadas
colectivamente bajo la supervisin del docente.
IV.3 Sesin de Laboratorio.
Se realizarn 7 laboratorios, en horarios y grupos establecidos para tal fin. Tienen como
objetivos verificar experimentalmente teoras, leyes, principios o reglas de la electricidad, y de
preparar al estudiante para que adquiera algunas habilidades en el manejo de equipo de
laboratorio. Cada laboratorio tendr una duracin de 100 minutos; en esta actividad los
alumnos trabajarn en grupos de cuatro personas como mximo. Esta actividad se evaluar
como se describe en la seccin IV.5.
Los laboratorios a realizar son los siguientes:
L1: Cdigo de colores, el hmetro, el voltmetro y fuente de corriente directa.
L2: Ampermetro y fuentes de corriente directa.
L3: Determinacin experimental de lneas equipotenciales y de campo elctrico.
L4: Capacitancia.
L5: Reglas de Kirchhoff.
L6: Osciloscopio y generador de seales.
L7: Determinacin de la constante de tiempo capacitiva.
IV.4 Consulta Programada.
Tiene como objetivo apoyar al estudiante en la superacin de las dificultades que vaya
encontrando durante el desarrollo del curso. El docente proporcionar una orientacin para
que el estudiante llegue a la solucin del problema o a la comprensin de un tema, contenido
en este curso. El horario ser fijado de acuerdo a disponibilidad de tiempo de los estudiantes,
docentes y locales asignados para tal fin.
IV.5 Evaluacin.
i) Exmenes escritos.
Se realizarn seis, cada uno podr consistir de preguntas directas, de opcin mltiple y de la
solucin de ejercicios sobre los tpicos relacionados a las unidades correspondientes, como se
muestra en la siguiente tabla, en esta tambin se muestra el porcentaje de la nota de ciclo y la
duracin en tiempo de cada evaluacin:
-
UCB.FIA.UES. Ing. Salvador Atilio Paniagua
4
Evaluacin % nota de ciclo Duracin ( min) Contenido o Unidad
E1 6 50 1.1 a 2.4 E2 15 100 II E3 20 100 III y IV E4 8 50 V E5 9 50 VI E6 17 100 VII y VIII
ii) En la actividad de discusin:
La participacin del estudiante en esta actividad se evaluar con un 10% de la nota de ciclo. El
estudiante dispondr, con la debida anticipacin, de una gua y plan de discusin, la cual
resolver antes de asistir a la discusin, en sta el docente asignar preguntas y problemas a
diferentes estudiantes, hasta completar el plan. Segn la calidad de la participacin de cada
estudiante, ste se har acreedor de una nota A, B, C, D, E con la siguiente ponderacin
10.0, 7.0, 5.0, 3.0 y 1.0 respectivamente. En el desarrollo de las actividades de discusin,
algunas sern evaluadas en grupos de trabajo mediante examen escrito.
Se asignar el 3% de la nota del ciclo por asistencia a las primeras 14 discusiones y 7% de la
nota del ciclo al promedio de las participaciones. El clculo de este promedio ser determinado
por la ctedra apoyndose en el anlisis estadstico que proporciona el sistema de cmputo, al
final del ciclo.
iii) Laboratorios.
Se realizarn siete laboratorios en las fechas indicadas en la jornalizacin y tienen una
ponderacin total del 15% de la nota del ciclo, mediante el promedio de 5 notas: la primera
nota, L12 se obtiene computando la asistencia a L1 y L2 (10% c/u) y un slo examen
individual prctico (80%), esto constituir una sola nota L12. Las siguientes 4 notas
corresponden a L3, L4, L5 y L7 evaluados mediante un examen previo al laboratorio y un
reporte de laboratorio que el grupo entregar al final de cada actividad. El examen previo
tendr una duracin de 10 min y un valor del 40 % de la nota del respectivo laboratorio, y el
reporte 60%. El L6 no ser evaluado pero es muy importante la asistencia a este laboratorio.
La nota del ciclo NC, se calcular de la siguiente forma:
NC = E1*0.06+E2*0.15+E3*0.20+E4*0.08+E5*0.09+E6*0.17+L*0.15+D*0.10
Donde:
E1,..., E6: Nota de exmenes escritos.
L : Media aritmtica de notas de laboratorios.
D : Nota asignada por asistencia y participacin en discusin.
iv) Evaluaciones diferidas y repeticin de exmenes.
-
UCB.FIA.UES. Ing. Salvador Atilio Paniagua
5
Las evaluaciones diferidas y repeticin de exmenes se realizarn en las fechas que
oportunamente indique la ctedra y se ajustarn al reglamento de evaluacin de la U.E.S.
v) Examen de suficiencia.
Aquellos estudiantes cuya nota de ciclo sea de 5.0 a 5.9, tendrn derecho a realizar un examen
de suficiencia que evaluar la totalidad de los contenidos cubiertos en el ciclo. La nota de este
examen se promediar con la nota de ciclo (NC), y el promedio sustituir a esta.
V. CONTENIDO PROGRAMTICO.
UNIDAD I. CARGA ELCTRICA Y LEY DE COULOMB.
OBJETIVOS GENERALES: Que el estudiante:
1. Comprenda la naturaleza elctrica de la materia y la interaccin electrosttica entre cargas
2. Defina y aplique la Ley de Coulomb.
CONTENIDO.
1.1 La carga elctrica 1.2 La carga est cuantizada. 1.3 La carga se conserva 1.4 Conductores y aislantes. Carga por frotamiento, contacto e induccin 1.5 La ley de Coulomb
OBJETIVOS ESPECFICOS:
Al finalizar esta unidad el estudiante podr:
1. Explicar las caractersticas principales de la carga elctrica e identificar los diferentes tipos de carga, as como describir sus interacciones.
2. Clasificar los materiales segn la capacidad de los electrones de fluir a travs de ellos, en: Conductores y aislantes.
3. Explicar los mtodos de carga electrosttica: Frotamiento, contacto e induccin. 4. Enunciar e interpretar la Ley de Coulomb. 5. Enumerar las caractersticas de la fuerza electrosttica entre dos cargas puntuales. 6. Calcular la fuerza elctrica entre dos cargas puntuales. 7. Calcular la fuerza sobre una carga puntual producida por un conjunto de cargas puntuales. 8. Explicar y presentar ejemplos acerca de las propiedades de cuantizacin y conservacin de la
carga elctrica.
-
UCB.FIA.UES. Ing. Salvador Atilio Paniagua
6
UNIDAD II. CAMPO ELCTRICO Y LEY DE GAUSS.
OBJETIVOS GENERALES: Que el estudiante:
1. Comprenda el concepto de campo elctrico. 2. Sepa describir el campo elctrico por medio de lneas de campo elctrico. 3. Defina y aplique la Ley de Gauss
CONTENIDO.
2.1. Campos escalares y vectoriales. 2.2. El campo elctrico. 2.3. El campo elctrico de las cargas puntuales. Principio de superposicin. Dipolo elctrico. 2.4. Lneas de campo elctrico. 2.5. Una carga puntual en un campo elctrico. 2.6. Un dipolo en un campo elctrico 2.7. Campo elctrico de las distribuciones continuas de carga 2.8. El flujo de un campo vectorial. 2.9. El flujo del campo elctrico. 2.10. La ley de Gauss. 2.11. Un conductor cargado aislado. 2.12. Aplicaciones de la ley de Gauss.
OBJETIVOS ESPECFICOS:
Al finalizar esta unidad el estudiante podr:
1. Definir el concepto de campo en general y el de campo elctrico en particular. 2. Determinar el vector de campo elctrico en un punto cuando es producido por:
a. Una carga puntual. b. Un sistema de cargas puntuales, dipolo elctrico. c. Una distribucin lineal de carga: Infinita, finita y circular. d. Una distribucin superficial de carga: Plana e infinita y en forma de disco. e. Una distribucin volumtrica de carga.
3. Describir el movimiento de una carga en un campo elctrico uniforme. 4. Calcular el torque sobre un dipolo colocado en un campo elctrico uniforme y la energa
potencial almacenada o cedida por el sistema dipolo-campo.
5. Definir el momento dipolar elctrico de un dipolo. 6. Definir los conceptos de:
a. Lneas de un campo elctrico, densidad de lneas de campo elctrico. b. Flujo de campo elctrico.
7. Encontrar el flujo de campo elctrico sobre una superficie abierta o cerrada. 8. Enunciar y deducir la ley de Gauss.
-
UCB.FIA.UES. Ing. Salvador Atilio Paniagua
7
9. Encontrar el flujo elctrico a travs de una superficie cerrada considerando la carga neta encerrada por la superficie.
10. Aplicar la ley de Gauss, seleccionando una superficie gaussiana adecuada, para determinar en los casos siguientes:
a. El campo elctrico en un punto, producido por una distribucin simtrica de carga. b. El campo elctrico en un punto interior o exterior a un conductor cargado. c. La distribucin de carga elctrica en un material conductor en condiciones
electrostticas.
UNIDAD III. POTENCIAL ELCTRICO.
OBJETIVOS GENERALES: Que el estudiante:
1. Enuncie y aplique, en pequeos sistemas electrostticos, los conceptos de trabajo, energa potencial en un campo electrosttico y potencial elctrico.
2. Establezca semejanzas y diferencias entre campo y potencial elctrico. 3. Conozca las propiedades que relacionan al campo elctrico con el potencial elctrico.
CONTENIDO.
3.1. Energa potencial elctrica. Energa potencial de un sistema de cargas puntuales. 3.2. Potencial elctrico. 3.3. Clculo del potencial a partir del campo. 3.4. El potencial debido a una carga puntual. 3.5. Potencial debido a un conjunto de cargas puntuales. El potencial debido a un dipolo. 3.6. El potencial elctrico de las distribuciones continuas de carga. 3.7. Superficies equipotenciales. 3.8. Clculo del campo a partir del potencial. 3.9. El potencial de un conductor cargado y aislado.
0BJETIVOS ESPECFICOS:
Al finalizar esta Unidad el estudiante podr:
1. Calcular la energa potencial elctrica de un sistema de cargas puntuales. 2. Al mover una carga entre dos puntos dentro de un campo elctrico; definir y calcular:
a. El trabajo realizado b. La energa potencial almacenada o cedida. c. La diferencia de potencial entre dos puntos.
3. Definir y calcular el potencial elctrico en un punto, dentro de un campo elctrico. 4. Calcular el potencial en un punto, producido por las siguientes distribuciones de carga:
a. Una carga puntual. b. Un conjunto de cargas puntuales. Dipolo elctrico.
-
UCB.FIA.UES. Ing. Salvador Atilio Paniagua
8
c. Una distribucin lineal uniforme, rectilnea y en forma de anillo. d. Una distribucin superficial uniforme, y en forma de disco. e. En el interior, en la superficie exterior de cuerpos de las siguientes formas: Esfera
maciza, cascarn esfrico, cilindro macizo y cilindro hueco.
5. Definir y graficar las superficies equipotenciales de algunas distribuciones de carga elctrica. 6. Definir y calcular el campo elctrico como el negativo del gradiente de potencial. 7. Explicar lo que ocurre cuando un excedente de carga se coloca en un conductor aislado
elctricamente neutro o cuando este se sita en un campo elctrico uniforme.
UNIDAD IV. CAPACITORES Y DIELCTRICOS.
OBJETIVOS GENERALES: Que el estudiante:
1. Explique el concepto de capacitor, capacitancia y que pueda calcular la capacitancia de algunos capacitores, y de arreglos de capacitores.
2. Explique donde se almacena la energa en un capacitor. 3. Conozca los materiales dielctricos y como afectan a los capacitores al introducirlos en ellos.
CONTENIDO.
4.1. Capacitores. Capacitancia. 4.2. Clculo de la capacitancia. 4.3. Capacitores en serie y en paralelo. 4.4. Almacenamiento de energa en campo elctrico de un capacitor. Densidad de energa 4.5. Capacitor con dielctrico. 4.6. Dielctricos: Un examen atmico. 4.7. Dielctricos y la ley de Gauss.
OBJETIVOS ESPECFICOS:
Al finalizar esta Unidad, el estudiante podr:
1. Describir el capacitor en general y definir la capacitancia como una propiedad fundamental de este.
2. Establecer la relacin entre la capacitancia, carga y diferencia de potencial entre las placas de un capacitor.
3. Calcular la capacitancia en funcin de sus dimensiones, de un capacitor: a. De placas paralelas; b. Esfrico; c. Cilndrico; y demostrar que la capacitancia de un capacitor depende de su geometra.
4. Calcular la capacitancia equivalente de un arreglo de capacitores conectados en serie o en paralelo.
5. Calcular la energa elctrica total almacenada en el campo elctrico de un capacitor y la densidad de energa o en un sistema de capacitores.
-
UCB.FIA.UES. Ing. Salvador Atilio Paniagua
9
6. Explicar en forma cualitativa lo que le ocurre a una muestra de material dielctrico, si es colocado en una regin donde existe un campo elctrico uniforme.
7. Calcular el potencial, el campo elctrico, la carga libre y la energa almacenada en un capacitor despus de introducir un dielctrico, cuando se mantiene la fuente de tensin utilizada para
cargarlo o cuando se quita dicha fuente antes de introducir el material dielctrico.
8. Aplicar la ley de Gauss a un capacitor con dielctrico y establecer una relacin entre la carga superficial inducida y la carga libre.
UNIDAD V. CORRIENTE ELCTRICA Y CIRCUITOS ELCTRICOS.
OBJETIVOS GENERALES: Que el estudiante:
1. Describa en qu consiste la corriente elctrica. 2. Enuncie y aplique la ley de Ohm y los conceptos de resistividad, conductividad y resistencia
elctrica.
3. Explique las caractersticas de los arreglos de resistencias en serie y paralelo en circuitos elctricos.
4. Enuncie y aplique las reglas de Kirchhoff.
CONTENIDO.
5.1. Corriente elctrica. 5.2. Densidad de corriente. 5.3. Resistencia, resistividad y conductividad. Variacin de la resistividad con la temperatura. 5.4. La ley de Ohm. Materiales hmicos y no hmicos. 5.5. Transferencias de energa en un circuito elctrico. 5.6. Fuerza electromotriz. 5.7. Clculo de la corriente en un circuito cerrado simple. Resistencia interna de una fuente de
fem.
5.8. Diferencias de potencial. 5.9. Resistores en serie y paralelo. 5.10. Circuitos de mallas mltiples. 5.11. Circuitos RC.
OBJETIVOS ESPECFICOS:
Al finalizar esta unidad, el estudiante podr:
1. Definir o explicar los conceptos de: corriente elctrica, densidad de corriente, conductividad, resistividad, resistencia, fuerza electromotriz y circuito elctrico.
2. Calcular la corriente que fluye en un conductor para una densidad de corriente constante y variable.
-
UCB.FIA.UES. Ing. Salvador Atilio Paniagua
10
3. Calcular la resistencia elctrica de un material conductor en funcin de su longitud, resistividad y rea de seccin transversal; cuando el campo elctrico en el conductor es uniforme.
4. Calcular el valor del campo elctrico en el interior de un conductor en funcin de la densidad de corriente y de la conductividad en dicho conductor.
5. Explicar la variacin de la resistividad del cobre con la temperatura y definir el coeficiente promedio de temperatura de la resistividad.
6. Calcular la potencia elctrica proporcionada por una fuente de fem ideal o real y la disipada en una resistencia, en funcin de la corriente, la tensin y la resistencia.
7. Utilizando las reglas de Kirchhoff y la ley de Ohm, calcular la corriente y el voltaje en un elemento de un circuito resistivo con fuente ideal o de fuente con resistencia interna.
8. Calcular la resistencia equivalente de un arreglo de resistencias conectadas en serie, en paralelo y en combinacin serie paralelo.
9. Resolver circuitos simples que contengan capacitores, para analizar la carga y descarga del capacitor.
UNIDAD VI. CAMPO MAGNTICO.
OBJETIVOS GENERALES: Que el estudiante:
1. Explique los conceptos de campo magntico y fuerza magntica. 2. Conozca y explique los mtodos para calcular el campo magntico y la fuerza magntica.
CONTENIDO.
6.1. El campo magntico. 6.2. La fuerza magntica sobre una carga en movimiento. Fuerza de Lorentz. 6.3. Cargas circulantes. 6.4. Fuerza magntica sobre un alambre portador de una corriente. 6.5. Momento de torsin en una espira de corriente. El dipolo magntico. 6.6. La ley de Biot-Savart. 6.7. Aplicaciones de la ley de Biot-Savart. 6.8. Las lneas del campo magntico 6.9. Dos conductores paralelos. Campos y fuerzas. 6.10. La ley de Ampere. 6.11. Solenoides y toroides.
OBJETIVOS ESPECFICOS:
Al finalizar esta unidad el estudiante podr:
1. Definir, describir e interpretar fsicamente el campo magntico. 2. Calcular la fuerza magntica producida por un campo magntico sobre una carga en
movimiento.
-
UCB.FIA.UES. Ing. Salvador Atilio Paniagua
11
3. Relacionar la masa, velocidad, frecuencia, radio y campo magntico cuando una carga penetra a una regin donde existe un campo magntico y describe una trayectoria circular.
4. Calcular la fuerza magntica producida por un campo magntico sobre un conductor rectilneo o curvilneo por el que fluye una corriente elctrica.
5. Calcule el torque que un campo magntico ejerce sobre una espira plana y sobre una bobina, cuando conduce una corriente elctrica.
6. Definir y calcular el momento dipolar magntico de una espira de N vueltas, seccin transversal A, por la que circula una corriente i.
7. Utilizando la Ley de Biot-Savart, calcular el vector campo de induccin magntica en un punto situado:
a. A una distancia r de un alambre recto de longitud infinita o finita, por el que circula una corriente.
b. En el eje de una espira circular y plana que conduce una corriente. 8. Calcular la fuerza magntica por unidad de longitud entre dos conductores rectilneos, muy
largos y paralelos, por los que fluyen corrientes elctricas iguales o de diferente magnitud en el
mismo sentido u opuestas o determinar el campo magntico en un punto o regiones dadas.
9. Enunciar, interpretar y aplicar la Ley de Ampere. 10. Utilizar la Ley de Ampere para calcular el campo magntico en un punto situado:
a. Fuera y dentro de un alambre conductor y de un cable coaxial. b. En el interior de un toroide. c. En el interior de un solenoide.
UNIDAD VII. INDUCCIN ELECTROMAGNTICA.
OBJETIVOS GENERALES: Que el estudiante:
1. Conozca y aplique la ley de induccin de Faraday y la ley de Lenz. 2. Explique el concepto de inductancia. 3. Analice y explique los circuitos RL. 4. Explique cmo se almacena energa en un campo magntico.
CONTENIDO.
7.1. Los experimentos de Faraday 7.2. La ley de induccin de Faraday. 7.3. La ley de Lenz. 7.4. Fem de movimiento. 7.5. Campos elctricos inducidos. 7.6. La ley de Gauss para el magnetismo. 7.7. Inductancia. 7.8. Clculo de la inductancia. 7.9. Circuitos LR. 7.10. Almacenamiento de energa en un campo magntico. Densidad de energa.
-
UCB.FIA.UES. Ing. Salvador Atilio Paniagua
12
OBJETIVOS ESPECFICOS:
Al finalizar esta Unidad el estudiante podr:
1. Explicar los experimentos de Faraday de la induccin electromagntica. 2. Definir el concepto de flujo magntico y calcularlo a travs de una superficie abierta o cerrada 3. Enunciar e interpretar la ley de Faraday. 4. Usando la ley de Lenz, determinar el sentido de la fem inducida y la corriente inducida en
diferentes condiciones entre el campo magntico y las espiras.
5. Usando la ley de Faraday, Calcular la fem inducida en una bobina por un campo magntico, cuando la bobina est en movimiento respecto al campo.
6. Describir como un campo magntico variable con el tiempo induce un campo elctrico. 7. Enunciar y explicar la ley de Gauss para el magnetismo. 8. Definir y calcular la inductancia de una bobina, de un solenoide y de un toroide, en funcin de
sus dimensiones.
9. Calcular la inductancia equivalente de un arreglo serie, paralelo y combinado de bobinas. 10. Describir el comportamiento de un circuito serie RL, calcular la corriente y la fem inducida en
la bobina.
11. Calcular la energa almacenada en un inductor y la densidad de energa en un campo magntico.
UNIDAD VIII. CORRIENTE ALTERNA.
OBJETIVOS GENERALES: Que el estudiante:
1. Conozca las caractersticas de tensiones y corrientes sinusoidales. 2. Relacione la tensin y la corriente en circuito de corriente alterna. 3. Conozca el principio de funcionamiento del transformador.
CONTENIDO.
8.1. Corrientes alternas. 8.2. Circuito resistivo de una sola malla. 8.3. Circuito capacitivo de una sola malla. 8.4. Circuito inductivo de una sola malla. 8.5. Circuito RLC de una sola malla. 8.6. Potencia en los circuitos de CA. 8.7. El transformador.
OBJETIVOS ESPECFICOS:
Al finalizar esta unidad, el estudiante podr:
1. Describir matemticamente una tensin sinusoidal, especificando amplitud, frecuencia,
-
UCB.FIA.UES. Ing. Salvador Atilio Paniagua
13
frecuencia angular, argumento y fase.
2. Encontrar la relacin entre la tensin y la corriente, hacer un diagrama fasorial de dichas magnitudes para los casos siguientes.
a. Un circuito resistivo puro, capacitivo puro, inductivo puro. b. Circuito serie RLC.
3. Calcular la potencia instantnea y media en funcin de los valores eficaces de la tensin y la corriente para un circuito de corriente alterna.
4. Describir el funcionamiento del transformador y resolver problemas sencillos.
VI. BIBLIOGRAFA
1. FSICA
Quinta edicin (cuarta edicin en espaol), 2002 volumen 2
Halliday-Resnick-Krane.
CECSA.
2. FSICA UNIVERSITARIA
Dcimo tercera edicin, volumen 2, 2013
Sears-Zemansky-Young-Freedman.
PEARSON
3. FSICA PARA CIENCIA E INGENIERA CON FSICA MODERNA.
Sptima edicin, volumen 2, 2009
Serway-Jewett.
CENGAGE LEARNING.
4. FSICA, Vol. 2. Versin Ampliada
Cuarta edicin (tercera edicin en espaol), 1994
Halliday-Resnick-Krane.
CECSA.
5. FSICA PARA INGENIERA Y CIENCIAS Tercera edicin, 2009. Volumen 2
Ohanian Hans C.-Markert John T.
McGraw-Hill.
6. FSICA PARA INGENIERA Y CIENCIAS CON FSICA MODERNA Primera edicin, 2011. Volumen 2
Bauer Westfall McGraw-Hill
-
UCB.FIA.UES. Ing. Salvador Atilio Paniagua
14
VII. JORNALIZACION FSICA III 2014.
SEMANA FECHA CONTENIDOS DISCUSIN LAB EVALUACIONES
01 11 15 ago 1.1 1.5
02 18 22 2.1 2.4 D1(1.1 1.5) L1
03 25 29 2.5 - 2.7 D2(2.1 2.4)
04 1 6 sept 2.8 2.12 D3(2.5 2.7) L2 E1 (1.1 2.4) 6%
05 8 12 3.1 3.5 D4(2.8 2.12)
06 Martes 16 sept
Lunes 22 3.6 3.9 D5(3.1 3.5) EX. L1 y
L2
E2 (2.1 - 2.12) 15%
07 23 29 4.1 4.5 D6(3.6 3.9) L3
08 30 sept - 6 oct 4.6 5.3 D7(4.1 4.4)
09 7 13 5.4 5.8 D8(4.5 4.7) L4
10 14 20 5.9 5.11 D9(5.1 5.8) E3(3.1 - 4.7) 20%
11 21 27 6.1 6.5 D10(5.9 5.11)
12 28 oct 3 nov 6.6 6.11 D11(6.1 6.5) L5 E4(5.1 - 5.11) 8%
13 4 10 7.1 7.6 D12(6.6 6.11)
14 11 17 7.7 7.10 D13(7.1 7.6) L6 E5(6.1 - 6.11) 9%
15 18 Lunes 24 8.1 8.7 D14(7.7 7.10) L7
16 25 nov 1 dic D15(8.1 8.7)
17 2 - 8 E6 (7.1 8.7) 17%
18 9 - 13
19 19 24 ene Ex. de suficiencia
ASUETO: Lunes 15 de septiembre de 2014