Universidad de Puerto Rico En Humacao Departamento de Física y Electrónica Programa de Bachillerato en Física Aplicada a la Electrónica A. Título: • Física Universitaria II B. Codificación del Curso: • FISI 3012 C. Número de horas Crédito: • 3 créditos para el profesor • 3 créditos para el estudiante D. Prerrequisitos, correquisitos y otros requerimientos: • Correquisitos FISI 3014 (Laboratorio Física Universitaria II) • Prerrequisitos: Física Universitaria I (FISI 3011) Laboratorio de Física Universitaria I (FISI3013) Pre-calculo MATE 3061 E. Descripción: Este curso está dedicado al estudio de la electrostática, electromagnetismo, ondas electromagnéticas y luz, y algunos principios fundamentales de la física moderna y la estructura de la materia.

F. Objetivos del curso: • • • • • • •

Explicar cualitativamente la estructura atómica, carga eléctrica de protones y electrones. Discutir el concepto de fuerza electrostática y Ley de Coulomb, aplicándolos a ejemplos concretos. Explicar el concepto de campo eléctrico y líneas de campo para diferentes distribuciones de carga eléctrica. Calcular el campo eléctrico debido a una línea infinita de carga, un anillo cargado y un plano. Discutir el concepto de flujo eléctrico y hacer ejemplos. Calcular el campo eléctrico usando la Ley de Gauss para distintas distribuciones de carga. Definir lo que es potencial eléctrico, energía potencial eléctrica y hacer ejemplos que ilustren bien estos conceptos.

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FISI 3012 Física Universitaria II Página 2 of 6 Calcular el potencial eléctrico debido a un dipolo y derivar el campo de este a partir del potencial. Explicar lo que es capacitancia y sus aplicaciones. Discutir lo que es un dieléctrico y como afecta la capacitancia y la energía que se almacena en un condensador. Definir lo que es corriente eléctrica, densidad de corriente, Ley de Ohm, potencia eléctrica y varios ejemplos que ilustren estos conceptos. Se discutirá que es campo magnético y se definirá que es fuerza magnética. Se harán ejemplos para calcular la fuerza magnética sobre partículas cargadas en presencia de campo magnético y fuerza sobre una línea de corriente en un campo magnético Se calculara el campo magnético alrededor de una línea de corriente usando la Ley de Biot-Savart. Se calculara el campo magnético debido a corrientes usando la Ley de Ampere. Se harán los ejemplos para el campo en el solenoide y el toroide. Se discutirá el concepto de flujo magnético con ejemplos. Se discutirá ampliamente y con aplicaciones y ejemplos la Ley de Faraday y Ley de Lenz Se discutirá la diferencia entre dinamo, generador y alternador Se explicara lo que es un inductor, corriente auto inducida y densidad de energía magnética Se discutirá el concepto de corriente de desplazamiento y violaciones a la Ley de Ampere. Las ecuaciones de Maxwell presentaran y discutirán de manera conceptual. Se explicara conceptualmente que es un transformador y como funciona con ejemplos. Se explicara cualitativamente que es una onda electromagnética. Se define que es el vector de Pointing y su relación con el transporte de la energía electromagnética. Se discuten y hacen ejemplos de lo que es intensidad, potencia y presión de radiación. Discutiremos los conceptos de reflexión, refracción y reflexión total interna. Finalmente se discutirán la relatividad especial dando especial énfasis en la dilatación del tiempo y el espacio.

G. Bosquejo del contenido y distribución de tiempo:

Tópicos del curso Física Universitaria II FISI 3012

Horas contacto

Ley de Coulomb

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Campo eléctrico debido a cargas puntuales

1

Cargas eléctricas en presencia de un campo eléctrico, 1 dipolo eléctrico Campo eléctrico debido a distribuciones de cargas no 1 puntuales Ley de Gauss 1 Aplicaciones de la ley de Gauss en diferentes 1 distribuciones de Carga Potencial Eléctrico, Energía potencial eléctrica 2 Potencial eléctrico debido a diferentes distribuciones 1 de carga Calculo del campo eléctrico a partir del potencial 1 Definición de capacitancia, aplicaciones, energía 2 almacena y dieléctricos Primer examen parcial 1 Corriente eléctrica, densidad de corriente

1

Ley de Ohm, potencia eléctrica

1

Campo magnético, fuerza magnética

1

Fuerza magnética debido a corrientes

1

Momento magnético, torqué en un lazo de corriente

1

Campo magnético debido a corrientes

1

Ley de Biot-Savart

1

Ley de Ampere

2

Campo magnético en un solenoide, Momento 1 magnético Segundo examen parcial 1 Ley de Faraday

2

Ley de Lenz, Dinamos, Alternadores, Generadores

1

Inductores, Auto inductancia

1

Densidad de energía de un Campo

1

Corriente de desplazamiento,

1

Ecuaciones de Maxwell

FISI 3012 Física Universitaria II Página 4 of 6 1

Oscilaciones Electromagnéticas

2

Transformadores

1

Ondas electromagnética

3

Tercer examen parcial

1

Reflexión y refracción de la luz

1

Relatividad especial

3 45

Total

H. Estrategias instruccionales • Conferencia: i. Presenta los objetivos del tema ii. Expone aspectos fundamentales de cada tema iii. Resuelve uno o varios ejemplos iv. Ofrece una explicación de la estrategia de resolución de problemas y la escribe en la pizarra. • Discusión: i. Se asigna problemas similares a los de la clase ii. El profesor guía para que se apliquen las estrategias de resolución de problemas. iii. Un estudiante explica el problema resuelto en la pizarra con la supervisión del profesor. • Asignación de tareas: i. Se asignan problemas del libro recomendado u otra referencia como tarea ii. Se recomienda o se asigna la simulación en la resolución del problema utilizando programados de simulación disponibles en los laboratorios.

I. Recursos de aprendizaje: • Conferencia: i. Presenta los objetivos del tema ii. Expone aspectos fundamentales de cada tema iii. Resuelve uno o varios ejemplos iv. Ofrece una explicación de la estrategia de resolución de problemas y la escribe en la pizarra.

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Discusión: i. Se asigna problemas similares a los de la clase ii. El profesor guía para que se apliquen las estrategias de resolución de problemas. iii. Un estudiante explica el problema resuelto en la pizarra con la supervisión del profesor. Asignación de tareas: i. Se asignan problemas del libro recomendado u otra referencia como tarea ii. Se recomienda o se asigna la simulación en la resolución del problema utilizando programados de simulación disponibles en los laboratorios.

J. Estrategias de evaluación: FISI 3012 Tres exámenes parciales Un examen final Bono discrecional por participación en clase Total

Valor porcentual (%) 75% 25% 2% 102%

K. Sistema de calificación PORCIENTO 100% 88% 87% 76% 75% 60% 59% 50% 49% 0%

NOTA A B C D F

Tabla 1: Sistema de Calificación

L. Bibliografía a. Holliday, D., Resnick, R., and Walter J., Fundamental of Physic, Jhon Wiley & Sons Inc. 2003

FISI 3012 Física Universitaria II Página 6 of 6 M. Derechos del estudiante con impedimentos La UPR-H cumple con las leyes ADA (Americans with Disabilities Act) y 51 (Servicios Educativos Integrales para Personas con Impedimentos) para garantizar igualdad en el acceso a la educación y servicios. Estudiantes con impedimentos: informe al profesor de cada curso sobre sus necesidades especiales y de acomodo razonable para el curso y visite la oficina de Servicios para la Población con Impedimentos (SERPI) a la brevedad posible. Se mantendrá la confidencialidad.

Revisado por Abraham Ruiz García, Noviembre de 2005.