Nombre Del Curso: Física Electrica Y

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CÓDIGO: FT-GA-013 PROCESO DE GESTIÓN ACADÉMICA VERSIÓN: 1 MICROCURRÍCULO (SYLLABUS) FECHA: Marzo12 de 2013 I. INFORMACIÓN GENERAL NOMBRE DEL CURSO: FÍSICA ELECTRICA Y ELECTROMAGNETISMO UNIDAD ACADÉMICA FACULTAD INGENIERÍA PROGRAMA ING. CIVIL, ING. ALIMENTOS, AGROINDUSTRIAL, ING. INDUSTRIAL. TÉCNICO PROFESIONAL DEPARTAMENTO CIENCIAS BÁSICAS I. NIVEL ACADÉMICO TIPO DE CURSO OBLIGATORIO MODALIDAD PRESENCIAL ELECTIVA VIRTUAL DE PROFUNDIZACIÓN A DISTANCIA ING. TECNOLÓGICO PROFESIONAL POSGRADUAL CÓDIGO 211370 CICLOS DE FORMACIÓN BÁSICA PROFESIONAL DISCIPLINAR COMPLEMENTARIA CRÉDITOS ACADÉMICOS NÚMERO CRÉDITOS ACADÉMICOS: 3 II. JUSTIFICACIÓN DEL CURSO: Para UNIAGRARIA es una prioridad la formación de sus estudiantes desde una visión integral. Por lo tanto, se enfatiza en la apropiación de todo el conocimiento necesario para la formación de sus estudiantes, en particular los temas de las ciencias básicas y por ello de la física. La formación científica de los estudiantes en los diferentes programas de Ingeniería, requieren sólidos conocimientos en física básica, ya que en sus niveles de acción y profesional, interactúan constantemente con aspectos relacionados con esta área. Desde los primeros semestres se debe continuar la formación de hábitos de estudio en los estudiantes, acorde con las exigencias educativas contemporáneas; por lo tanto se debe dar una formación en este campo suficiente para que el estudiante apropie todas las competencias necesarias para el desarrollo integral desde su profesión. La física electromagnética aporta fundamentalmente a los estudiantes de ingeniería, elementos experimentales y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, llamada teoría de campos. El primero permite a los estudiantes desarrollar operaciones mentales como observación, análisis y síntesis de los diferentes componentes en la solución de un problema para represéntalos por medio de una relación matemática, integrando el conocimiento científico básico como modelizador e interpretador y provocando su desarrollo a partir de la necesidad de profundizar el análisis de los problemas básicos de ingeniería que se abordan. El segundo elemento genera conocimientos teóricos sobre fenómeos físicos macroscópicos producidas por cargas en reposo o en movimiento; esta teoría es importante porque brinda al estudiante las herramientas para explicar los fenómenos electromagnéticos y comprender el funcionamiento de dispositivos eléctricos, magnéticos y electromagnéticos usados en ingenieria. Indudablemente, una de las aplicaciones más importantes del electromagnetismo es en la generación de energía eléctrica en corriente alterna, es decir, la que usamos cotidianamente en nuestros hogares o sitios de trabajo. Por otro lado el funcionamiento de los motores, telecomunicaciones, GPS, sistemas antirrobo en los centros comerciales y tiendas, discos duros para el almacenamiento de la información y hasta en la medicina el electromagnetismo juega un papel importante en el funcionamiento de muchos equipos. Finalmente el curso de Física electromagnética será enfocado de acuerdo a las características de los grupos a partir de situaciones problema con el propósito de generar interés y motivación frente a la asignatura y fomentar el desarrollo de habilidades y actitudes para la indagación y generación de nuevo conocimiento. Teniendo en cuenta que los ingenieros ocupan un lugar determinante en el desarrollo de un país pues sus productos deben ser de calidad, utilidad, económicos y compatibles con el medio ambiente. Es así como se plantean los siguientes interrogantes: 1 PROCESO DE GESTIÓN ACADÉMICA CÓDIGO: FT-GA-013 VERSIÓN: 1 MICROCURRÍCULO (SYLLABUS)       FECHA: Marzo12 de 2013 En un hospital se puede ver como se reaniman a ciertos pacientes con paro cardiaco con una máquina desfibriladora. Se aplican unas paletas al pecho del paciente y se envía un choque eléctrico a través del mismo. ¿Qué hace el choque eléctrico? ¿Por qué los paramédicos deben esperar antes de aplicar un nuevo choque? Si la máquina es portátil ¿cómo pueden sus baterías aplicar un voltaje tan grande? ¿Qué utilidad desde el comportamiento electromagnético asociado a la resistencia, interferencia y aislamiento presentan los materiales utilizados en diversos tipos de construcciones : viviendas familiares, edificios, puentes, carreteras, acueductos y grandes construcciones desde la dimensión ambiental y de la ingeniería civil? ¿Cuáles son las propiedades eléctricas que se establecen entre diversos materiales conductores de electricidad que se utilizan en el campo de la ingeniería civil? Alguna vez te has detenido a pensar: ¿De qué está hecho un material eléctrico?... ¿Por qué se utilizan materiales eléctricos y materiales aislantes? Como funciona y de que esta hecho, un pararrayos. Qué utilidad desde el comportamiento electromagnético asociado a la resistencia, interferencia y aislamiento presentan los materiales utilizados en diversos tipos de producciones y grandes plantas de distribución de alimentos desde la dimensión ambiental y de la ingeniería de alimentos. ¿Cuáles son las propiedades eléctricas que se establecen entre diversos materiales conductores de electricidad que se utilizan en el campo de la ingeniería de alimentos? APLICACIONES EN CONTEXTO 1. La Ingeniera de Alimentos si se apoya en la física; sin embargo, no siempre se percibe. Pero si no fuera por los avances en la física, no se podría aplicar procesos y la tecnología a la industrialización de los alimentos que existen hoy en día. Al respecto, el área electromagnética de la física nos proporciona el estudio de las propiedades eléctricas y magnéticas de los diferentes materiales que se han de proyectar e instalar poner en marcha y controlar industrias alimentarías. 2. El análisis de los diferentes tipos de comunicación que se han de implementar en técnicas modernas de conservación almacenamiento y transporte de productos alimenticios, la comprensión de los fundamentos básicos de comunicaciones que hacen parte de la física electromagnética. 3. Análisis de Sistemas Estructurales: Se realizan aplicaciones desde la física la química y la biología a partir de los conceptos básicos y técnicas en relación con el medio ambiente, como los diseños de sensores para la detección de contaminantes también sensores para hacer seguimiento de animales. 4. Aplicaciones del resultado de pruebas de laboratorio con respecto a la resonancia magnética de los materiales en Estructuras Geotécnicas y Diseño Estructural. La labor permanente del ingeniero ambiental lo compromete en el diseño, la construcción, el mantenimiento y en ocasiones la reparación de estructuras, por lo que las condiciones de las mismas están asociadas a diferentes factores que afectan su comportamiento. 5. En un hospital se puede ver como se reaniman a ciertos pacientes con paro cardiaco con una máquina desfibriladora. Se aplican unas paletas al pecho del paciente y se envía un choque eléctrico a través del mismo. ¿Qué hace el choque eléctrico? ¿Por qué los paramédicos deben esperar antes de aplicar un nuevo choque? Si la máquina es portátil ¿cómo pueden sus baterías aplicar un voltaje tan grande? 6. ¿Qué utilidad desde el comportamiento electromagnético asociado a la resistencia, interferencia y aislamiento presentan los materiales utilizados en diversos tipos de construcciones : viviendas familiares, edificios, puentes, carreteras, acueductos y grandes construcciones desde la dimensión ambiental y de la ingeniería civil ? 7. ¿Cuáles son las propiedades eléctricas que se establecen entre diversos materiales conductores de electricidad que se utilizan en el campo de la ingeniería civil? 8. Alguna vez te has detenido a pensar: ¿De qué está hecho un material eléctrico?... ¿Por qué se utilizan materiales 2 PROCESO DE GESTIÓN ACADÉMICA CÓDIGO: FT-GA-013 VERSIÓN: 1 MICROCURRÍCULO (SYLLABUS) FECHA: Marzo12 de 2013 eléctricos y materiales aislantes? Como funciona y de que esta hecho, un pararrayos. PLAN LECTOR Con base en la Guía Modelo definida por la Dirección del Departamento de Ciencias Básicas, la cual fundamenta la promoción de la lectura, análisis y apreciación de fuentes primarias como textos académicos y de literatura científica que permita el estímulo al debate crítico y la elaboración de textos personales como la reseña crítica estudiantil. En este sentido, se han identificado como propuesta inicial los siguientes textos:  Electromagnetismo: de la ciencia a la tecnología http://www.reduc.edu.cu/siscomfis/siscomfis-2/utiles/ELECTROMAGNETISMO.pdf  Aplicaciones del calentamiento por inducción electromagnética en el procesamiento de PRFV http://www.emmafiorentino.com.ar/VIII%20SEMINARIO/APLICACIONES.PDF  HECHT EUGENE. FISICA EN PERSPECTIVA. Ed. Educativo. 2000. Artículos “La filosofía de la física” “Electrostática Aplicada” paginas 460- 480. “ Magnetismo y las comunicaciones” paginas 420 – 245  FISICA EN PERSPECTIVA: Eugene Hecht 2000 Editorial Educativa ARTICULOS:“La filosofía de la física” páginas 3 - 30 “ Electrostática Aplicada” paginas 460- 480 “ Magnetismo y las comunicaciones” paginas 420 – 245 páginas 3 – 30. LA FISICA ELECTROMAGNETICA Y EL AMBIENTE ( Relaciones Ciencia, Tecnología, Sociedad y Ambiente -CTSA--) Se implementará la estrategia formativa del Departamento de Ciencias Básicas: Pedagogía Ambiental de Aula con base en las directrices específicas del Instituto de Estudios y Desarrollo Ambiental (IEDA).En este sentido dicha estrategia compromete académicamente a los estudiante. Así mismo, las salidas pedagógicas darán cuenta de la aplicación que tienen los conceptos estudiados con la realidad ambiental a la que se enfrentan los estudiantes tanto desde el rol de ciudadano común como con el rol profesional. II. III. SÍNTESIS DEL CURSO: El presente curso desarrolla los principales conceptos, principios, teorías físicas e interpretación de resultados experimentales mediante la aplicación de herramientas matemáticas, científicas y tecnológicas que son base fundamental en las asignaturas de formación específica de ingeniería, proporcionando a los estudiantes las competencias básicas en cuanto al diseño e implementación de productos y servicios relacionados con el control y la automatización de procesos industriales así como su impacto en el contexto social y ambiental. El curso de física electromagnética presenta los principios básicos y leyes fundamentales que rigen la electricidad y el magnetismo desde un punto de vista clásico, con esto se pretende que el estudiante adquiera habilidades y las aplique en la solución de problemas e identifique algunas de sus aplicaciones en el campo de la ingeniería. 3 PROCESO DE GESTIÓN ACADÉMICA CÓDIGO: FT-GA-013 VERSIÓN: 1 MICROCURRÍCULO (SYLLABUS) FECHA: Marzo12 de 2013 IV. PROPÓSITOSDE FORMACIÓN: GENERAL: Estimular y desarrollar la capacidad de análisis y razonamiento físico del estudiante, mediante la apropiación del conocimiento como resultado de la experiencia, la instrucción, el razonamiento y la observación de fenómenos físicos relacionados con el estudio de la electricidad y el magnetismo. Que las anteriores competencias contribuyan para que el estudiante se forme como observador, entendedor, experimentador, integrador y verificador de los fenómenos físicos, dentro de su área profesional de trabajo y como defensor del medio ambiente. Que las competencias desarrolladas en el área de formación en física, sirvan como base y estructura para el desarrollo del profesional en Ingeniería dentro del contexto de su campo de acción y profesional. Por supuesto esta contribución a la formación científica y social del estudiante se corresponde con la filosofía y los principios fecundos hallados en la universidad. ESPECÍFICOS: Se espera que al final del curso, el estudiante  entienda los principios y conceptos básicos de electricidad y magnetismo.  describe las condiciones que permiten el flujo de corriente a través de circuitos dispuestos en serie y/o     en paralelo. aplique los principios básicos del electromagnetismo en el diseño de motores eléctricos. relacione y aplique los conocimientos teóricos adquiridos en su formación profesional. ejerza autonomía y sea auto gestor de su propio conocimiento por medio de la solución de ejercicios, ejecución de prácticas de laboratorio y todos aquellos medios que permitan un desarrollo holístico, que redunden en un mejor profesional que sea acorde con el perfil del egresado Uniagrarista. utilice y manipule material de laboratorio teniendo en cuenta las recomendaciones de seguridad. V. CONTENIDOS BÁSICOS DEL CURSO: CONTENIDOS CONCEPTUALES  Repaso algebra vectorial y operadores diferenciales.  Capítulo I. Electrostática. 1.1 La carga eléctrica. 1.2 Partículas elementales. Conformación y estructura del átomo. 1.3 Clasificación de los materiales en términos de sus propiedades eléctricas. 1.4 La interacción Eléctrica y gravitacional: La ley de Coulomb y atracción universal de Newton. 1.5 El campo eléctrico a partir de distribuciones de carga discreta 1.6 El campo eléctrico a partir de distribuciones continúas de carga. 1.7 Flujo eléctrico 1.8 La ley de Gauss Laboratorios. Fenómenos electrostáticos y ley de Coulomb.  Capítulo II. Potencial eléctrico. 2.1 Potencial eléctrico y diferencia de potencial 2.2 Potencial debido a un sistema de cargas puntuales 2.3 Energía potencial electrostática. 4 PROCESO DE GESTIÓN ACADÉMICA CÓDIGO: FT-GA-013 VERSIÓN: 1 MICROCURRÍCULO (SYLLABUS) FECHA: Marzo12 de 2013 2.4 Potencial debido a una distribución de carga continua 2.5 Relación campo eléctrico y potencial 2.6 Superficies equipotenciales Laboratorios. Líneas Equipotenciales y Campo Eléctrico.  Capítulo III. Corriente y circuitos eléctricos 3.1 Condensadores y capacitancia 3.2 Dieléctricos 3.3 Condensadores en serie y paralelo 3.4 Corriente eléctrica y densidad de corriente 3.5 Ley de Ohm 3.6 Potencia y energía en los circuitos 3.7 Resistencias en serie y paralelo 3.8 Leyes de Kirchhoff 3.9 Circuitos RC Laboratorios. Medición De Resistencia, Voltaje y Corriente. Suma de Resistencias y Ley De Ohm. Leyes De Kirchhoff. Capacitores y Circuito RC.  Campo Magnético. 4.1 Fuentes de campo magnético y campo magnético 4.2 Fuerza magnética entre dos conductores. 4.3 Movimiento de Partículas cargadas en presencia de Campos Magnéticos 4.4 Fuerza de Lorentz. 4.5 Ley de Biot Savart 4.6 Ley de Gauss del magnetismo 4.7 Ley de Ampere 4.8 Ley de inducción de Faraday 4.9 Ley de Lenz 4.10 Fem inducida 4.11 Autoinductancia, inductancia mutua e inductores en serie y paralelo. 4.12 Circuito RL 4.13 Magnetismo en la materia Laboratorios. Fenómenos Magnéticos y Campos Magnéticos. Inducción magnética y electroimanes CONTENIDOS ACTITUDINALES 5.1 Manejando responsablemente el tiempo destinado al estudio e investigación independiente. 5.2 Respetando a sus compañeros y docentes. 5.3 Entendiendo la importancia del trabajo en grupo para un mejor entendimiento de los diferentes temas a evaluar. 5.4 Empezando a pensar de una forma más analítica y profundo acerca de diferentes tópicos referentes a la Biofísica y Bioestadística. 5.5 Aprendiendo a sintetizar y transmitir información esencial de los temas mediante prácticas de exposición. 5.6 Adquiriendo actitudes amigables con el ambiente VI. COMPETENCIAS A DESARROLLAR: 1. COMPETENCIA UNIAGRARISTA El estudiante construye posturas críticas frente a las problemáticas ambientales para que, desde su ejercicio profesional, aporten al desarrollo sustentable del país, a través de espacios de reflexión propuestos desde la asignatura. 2. COMPETENCIA DEL DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS 5 PROCESO DE GESTIÓN ACADÉMICA CÓDIGO: FT-GA-013 VERSIÓN: 1 MICROCURRÍCULO (SYLLABUS) FECHA: Marzo12 de 2013 El estudiante integra el pensamiento científico a su quehacer, mediante el análisis de eventos consistentes con modelos y teorías científicas, interpretando e implementando procedimientos y estrategias que permitan la resolución de problemas. 3. COMPETENCIA POR ÁREA ESPECÍFICA – ÁREA FÍSICA El estudiante resuelve situaciones problématicas en contextos específicos de las ingenierías y/o las ciencias agrarias, asociadas al estudio de las causas del movimiento e interacciones, aplicando herramientas teórico- prácticas propias de la física. VII. RUTA METODOLÓGICA: El modelo pedagógico UNIAGRARISTA incorpora los enfoques que conducen a la formación por competencias para el ejercicio de una profesión. Desde esta perspectiva se busca que el estudiante desarrolle habilidades de pensamiento, de observación, identificación, relación, comparación, interpretación, argumentación, aplicación y planteamiento de alternativas de solución; destrezas y disposiciones específicas, elementales y complejas para enfrentar los desafíos relacionados con el objeto de estudio de las diferentes disciplinas. Así mismo, se busca que el estudiante, al desarrollar las competencias, valore la formación recibida y asuma con confianza el tránsito del mundo académico al mundo de trabajo. Los contenidos básicos del curso servirán como pretexto para alcanzar las competencias establecidas anteriormente, mediante dos ejes fundamentales: Los contenidos teóricos se imparten mediante clases presenciales donde se irán desarrollando, a través de sesiones de ejercicios los contenidos de la asignatura. Durante el desarrollo de la clase, los estudiantes pueden formular preguntas sobre los contenidos abordados, al final de la clase o en los espacios de tutoría ofrecidos por el departamento cuando el estudiante lo requiera o el profesor lo remita. Los contenidos prácticos de la asignatura se llevan a cabo en el laboratorio de física con la supervisión y ayuda del profesor; en las prácticas de tipo experimental, él estudiante participará activamente en el manejo instrumental, toma de datos y como producto final se espera que genere un informe o artículo con los resultados de la práctica bajo los criterios previamente establecidos por el docente. Finalmente serán incorporadas algunas herramientas computaciones como simulaciones, videos y el uso de la plataforma virtual de UNIAGRARIA como apoyo adicional para el desarrollo del curso. VIII. ESTRATEGIAS Y PROCESOS DE EVALUACIÓN DE COMPETENCIAS: Partiendo de la comprensión de la evaluación como acción permanente, que se constituye de tres etapas fundamentalmente, inicial, procesual y final, y que sienta su sentido en su papel transformador, la evaluación se desarrollará a través de estrategias que evidencien el progreso de los estudiantes en la construcción y comprensión conceptual. En este sentido, las actividades de aprendizaje, la participación, la retroalimentación y la evaluación final son los eventos e instrumentos a través de los cuales se llevará a cabo este proceso. Cuadro de criterios de evaluación 6 CÓDIGO: FT-GA-013 PROCESO DE GESTIÓN ACADÉMICA VERSIÓN: 1 MICROCURRÍCULO (SYLLABUS) Excelente (5-4,5) Aspecto Parciales y quices Talleres Informes de Laboratorio y propuestas de investigación Participación Tiene claros todos los conceptos, se evidencia que domina las competencias por encima del promedio Demuestra altos niveles de consulta e investigación y resuelve las actividades por encima de lo exigido, haciendo conclusiones coincidentes con leyes y principios Realiza informes con normas de IEEE, tiene en cuenta las referencias, hace esquemas, coloca evidencias de consulta, realiza análisis explicando resultados a la luz de la teoría y sus conclusiones son concordantes con los objetivos y las discusiones previas Es dinámico, da ejemplos, contextualiza, organiza la información y referencia Sobresaliente (4,4-3,8) Realiza las actividades al pie de la letra, demuestra dominio de los conceptos haciendo esfuerzos y mostrando interés Logra hacer la actividad, consulta como ejecutar la actividad, hace esquemas y saca conclusiones Realiza los informes, haciendo análisis incipientes, sus conclusiones no son coherentes con los objetivos, se observa que consulta, pero no utiliza normas de IEEE completamente. Participa eventualmente, aporta buenos elementos, presta atención a las distintas participaciones. Cumple satisfactoriamen te (3,7 – 3,0) Hace las actividades planteadas sin profundizar en el tema y les cuesta dominar los conceptos básicos. FECHA: Marzo12 de 2013 Cumple insatisfactoriame nte (2,9-1,0) No hace las actividades planteadas completas, además no demuestra interés Resuelve las actividades de manera superficial, sin emitir conclusiones y se le dificulta realizarlas Resuelve las actividades de manera superficial e incompleta Realiza el informe Superficialmente, haciendo análisis muy simples, sin conclusiones o sin correspondencia con los análisis y los objetivos, además sin seguir las normas de IEEE. No presenta evidencias No realiza el informe según la norma , sin evidencias no realiza análisis de resultados, y emite conclusiones que no son coherentes con los objetivos ni con las discusiones previas Está presente. Presta poca atención a las distintas participaciones. No participa, pero asiste a clase No cumple (0,9 -0,9) No asiste a las clases, asiste a clase pero no entrega actividades No asiste a las clases, asiste a clase pero no entrega actividades No asiste a las clases, asiste a clase pero no entrega actividades, sin referencias No asiste a las clases, asiste a clase pero no entrega actividades IX. BIBLIOGRAFÍA: BÁSICA: Autor Serway-Jewett Título Física para Ciencias e Ingeniería. Vol. II Editorial Thomson Ciudad México Año 2005 Tipler, P.A. FísicaVol II Reverté México 1985 Resnick-Halliday FísicaVol II Pearson México 2002 7 CÓDIGO: FT-GA-013 PROCESO DE GESTIÓN ACADÉMICA VERSIÓN: 1 MICROCURRÍCULO (SYLLABUS) FECHA: Marzo12 de 2013 COMPLEMENTARIA: Autor Gutiérrez Carlos Experimentos de electricidad básica Título Editorial Mc. Graw Hill Ciudad México Año 2009 William Hay Teoría electromagnética Mc. Graw Hill México 2004 X. CIBERGRAFÍA: REVISTAS ELECTRÓNICAS: 1. Revista Colombiana de Físicahttp://revcolfis.org/ojs/index.php/rcf 2. Revista Ingeniería e Investigación. Universidad Nacional de Colombiahttp://www.revistaingenieria.unal.edu.co/ BASES DE DATOS: http://www.fisicarecreativa.com/sitios_vinculos/fisica_sg_vinc/physics_sg1.htm PÁGINAS WEB: Clases de física en línea. http://ocw.mit.edu/OcwWeb/Physics/8-01Physics-IFall1999/CourseHome/index.htm Demostraciones de física en línea. http://www.mip.berkeley.edu/physics/physics.html. Sistema de unidades y constantes de la física. http://www.physics.nist.gov/cuu/Units/introduction.html Física por ordenadorhttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/default.htm Simulaciones de Física por http://phet.colorado.edu/en/simulations/category/new internet (Universidad de Colorado) Universo mecánico https://www.youtube.com/results?search_query=universo%20mecanico&sm=3 DATOS DEL PROFESOR: Nombre del profesor JUAN SALCEDO, SONIA FAJARDO, WILKEN RODRIGUEZ, MAICOL CÁRDENAS Perfil profesional FÍSICO O LICENCIADO EN FÍSICA CON ESTUDIOS DE PORGRADO EN EL ÁREA Correo electrónico [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected] Celular TEL: 667 15 15 EXT 194 CEL: 313 294 81 60 Horario de atención a estudiantes Fecha de elaboración MARZO DE 2013 Fecha de actualización 29 DE ENERO DE 2014 Lugar S.A.D. Revisó JAVIER ENRIQUE CORTES 8