UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO ACADEMICO DE CIENCIAS BASICAS, HUMANIDADES Y CURSOS COMPLEMENTARIOS

SILABO P.A. 2012-I 1.

INFORMACION GENERAL Nombre del curso : Código del curso : Especialidad : Condición : Ciclo de estudios : Pre-requisitos : Número de créditos : Total de horas semestrales: Total de horas por semana: Teoría : Practica : Laboratorio : Duración : Sistema de evaluación : Subsistema de evaluación Profesor de teoría : Profesor de práctica :

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Física III MB-226 Todas Obligatorio Tercero MB-224 05 98 07 04/semana 03/quincena 03/quincena 17 semanas F :José Venegas., Eduardo Caballero José Venegas., Javier Chávez, Alex Caballero, José Pachas

SUMILLA 1. Ley de Coulomb, 2. Campo eléctrico y ley de gauss, 3. Potencial eléctrico y energía electrostática, 4. Condensadores y dieléctricos, 5. Corriente eléctrica, 6. Campo magnético, 7. Corriente alterna.

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OBJETIVO Al finalizar el curso los alumnos serán capaces de reconocer y explicar los fenómenos físicos relacionados con la electricidad y el magnetismo, aplicando los principios y leyes del electromagnetismo. Asimismo, serán capaces de medir magnitudes físicas, y resolverán problemas e interpretarán sus soluciones.

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PROGRAMA SEMANA N° 01 CAPITULO I: INTRODUCCION Y LEY DE COULOMB 1.1 Breve reseña histórica sobre la electricidad. Interacción eléctrica. Carga eléctrica. Propiedades: Conservación, cuantización. Formas de electrización: Frotación e inducción. El electroscopio. 1.2 Concepto de tierra. Conductores y aisladores.

1.3 1.4

Ley de Coulomb. Unidades en el Sistema Internacional (S.I.). Alcance. Balanza de torsión de Cavendish. Principio de superposición. Ley de Coulomb para distribuciones “continuas” de carga. Problemas.

SEMANA N° 02 CAPITULO II: CAMPO ELECTRICO Y LEY DE GAUSS 2.1 Concepto de campo eléctrico. Intensidad del campo eléctrico. Unidades en el SI. Principio de superposición. Intensidad del campo eléctrico de una distribución discreta y continua de cargas. Aplicaciones: Cálculo de la intensidad del campo eléctrico para un alambre rectilineo, anillo, disco, lámina plana infinita, cilindro. 2.2 Líneas de fuerza. Características. Densidad del número de líneas de fuerza. 2.3 Dipolo eléctrico. Momento dipolar eléctrico. Torque sobre un dipolo. Energía de un dipolo eléctrico. SEMANA N° 03 2.4 Angulo sólido. Propiedades. 2.5 Flujo del campo eléctrico. Propiedades. 2.6 Ley de Gauss. Aplicaciones: Cálculo de la intensidad del campo eléctrico de un alambre infinito, lámina no conductora infinita, cascarón esférico, esfera, cilindro. Modelos nucleares de Thompson y Rutherford. SEMANA N° 04 CAPITULO III: POTENCIAL ELECTRICO Y ENERGIA ELECTROSTATICA 1.1 Potencial eléctrico de una carga puntual fija. Unidades en el SI. Diferencia de potenciales eléctricos. 1.2 Superficies equipotenciales. Curvas equipotenciales. Características de las curvas equipotenciales. 1.3 Relación entre la intensidad del campo eléctrico y el potencial eléctrico. Integral de línea. Gradiente del potencial eléctrico. SEMANA N° 05 3.4 Principio de superposición del potencial eléctrico. Potencial eléctrico de una distribución discreta y continua de cargas. Aplicaciones: Cálculo del potencial eléctrico de un alambre infinito, anillo, disco y esfera. 3.5 Energía potencial electrostática de una carga puntual, y de distribuciones discreta y “continua” de cargas. 3.6 Propiedades de los cuerpos conductores. 3.7 Aplicaciones de la electrostática: Xerografía, Impresora Laser, Impresora a chorro de tinta, Separador electrostático de partículas. SEMANA N° 06 CAPITULO IV: CONDENSADORES Y DIELECTRICOS 4.1 Condensador. Capacidad eléctrica. Unidades en el SI. Aplicaciones: Cálculo de la capacidad eléctrica de un condensador plano, esférico y cilíndrico. 4.2 Asociación de condensadores: En serie y paralelo.

4.3

Energía y densidad de energía de un condensador. Fuerza entre armaduras de un condensador con carga constante y con diferencia de potencial constante.

SEMANA N° 07 4.4 Dieléctricos. Tipos. 4.5 Capacidad eléctrica de condensadores con dieléctrico. 4.6 Polarización. Vector polarización 4.7 Ley de Gauss en dieléctricos. Vector desplazamiento. 4.8 Energía y densidad de energía de un condensador con dieléctrico. SEMANA N° 08 EXAMEN PARCIAL SEMANA N° 09 CAPITULO V: CORRIENTE ELECTRICA 5.1 Concepto de corriente eléctrica. Intensidad de corriente eléctrica. Unidades en el S.I. Tipos de corriente eléctrica. 5.2 Vector densidad de corriente eléctrica. Propiedades. Conservación de la carga eléctrica. Primera regla de Kirchhoff. 5.3 Ley de Ohm microscópica. Conductividad. Resistividad. 5.4 Ley de Ohm macroscópica. Resistencia eléctrica. Variación de la resistividad con la temperatura. 5.5 Fuerza electromotriz. Propiedades. Pilas. Baterías. Segunda regla de Kirchhoff. SEMANA N° 10 5.6 Asociación de resistencias en serie y paralelo. Transformación estrellatriángulo. Puente de Wheatstone. 5.7 Potencia eléctrica. Ley de Joule. 5.8 Amperímetro. Voltímetro. Galvanómetro. 5.9 Redes eléctricas. Intercambio de energía en un circuito. Resolución de una red por el método de las corrientes de malla. Seguridad eléctrica. 5.10 Circuitos R-C. Carga y descarga. Ejemplos de aplicación. Problemas. SEMANA N° 11 CAPITULO VI: CAMPO MAGNETICO 6.1 Breve reseña histórica del magnetismo. Imanes. Tipos. 6.2 Campo magnético. Inducción magnética. Líneas de fuerza. Geomagnetismo. 6.3 Relación de Lorentz. Unidades en el S.I. Movimiento de una partícula cargada en un campo magnético. Aplicaciones: Ciclotrón. Experimento de Thompson. Espectrómetro de masas. Efecto Hall. 6.4 Fuerza magnética sobre alambres con corriente. Balanza de corrientes. SEMANA N° 12 6.5 Fuerza y torque magnéticos sobre una espira rectangular. Galvanómetro de D’Arsonval. Motor eléctrico de corriente continua. 6.6 Dipolo magnético. Torque sobre un dipolo. Energía de un dipolo en un campo magnético.

6.7

6.8

Ley de Biot-Savart. Propiedades de la inducción magnética. Ley de Ampere. Aplicaciones: Cálculo de la inducción magnética alrededor de un alambre rectilíneo infinito, espira circular, solenoide, toroide con corriente. Fuerza entre dos conductores paralelos. Experiencias de Oersted.

SEMANA N° 13 6.9 Flujo de la inducción magnética. Unidades en el S.I. Ley de la inducción electromagnética de Faraday. Inducción por variación de la corriente primaria, por movimiento relativo del circuito primario y del circuito secundario. Generador de corriente alterna. Ejemplos de aplicación. 6.10 Ley de Lenz. Corrientes de Foucault. 6.11 Autoinducción. Autoinductancia. Unidades en el S.I. Cálculo de la autoinductancia de un solenoide y un toroide. SEMANA N° 14 6.12 Energía y densidad de energía magnética. 6.13 Asociación de inductores: en serie y paralelo. Circuitos R-L. Bobina de encendido. 6.14 Inducción mutua. Bobinas de inducción. Transformadores. Coeficiente de acoplamiento. 6.15 Materiales magnéticos. Magnetización. Vector magnetización. Intensidad del campo magnético. Problemas. Diamagnetismo. Teoria de Larmor. Paramagnetismo. Ferromagnetismo. Histéresis magnética. Imanes permanentes. SEMANA N° 15 CAPITULO VII: CORRIENTE ALTERNA 7.1 Generación. Circuitos: resistivo, capacitivo, inductivo. Valor medio y eficaz. Factor de forma. Potencia instantánea. Potencia media. Potencia activa. Factor de potencia. 7.2 Representación fasorial de magnitudes alternas. Circuitos: resistivo, capacitivo, inductivo. Impedancia. Admitancia. Conductancia. Susceptancia. Resonancia. 7.3 Potencia aparente, activa y reactiva. Factor de potencia. Corrección del factor de potencia. 7.4 Resolución de circuitos mediante el método de las corrientes de malla. SEMANA N° 16 EXAMEN FINAL SEMANA N° 17 EXAMEN DE SUBSANACION

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ESTRATEGIAS DIDACTICAS Dictado de clases en aula, prácticas dirigidas y prácticas de laboratorio en gabinete. Uso del método de análisis inductivo.

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MATERIALES EDUCATIVOS Y OTROS RECURSOS DIDACTICOS Uso de textos, separatas de preguntas y problemas y guía de laboratorio. Uso de pizarra, de retroproyector de transparencias, de proyector multimedia.

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EVALUACIÓN El curso se evaluará de acuerdo al sistema “ F ” Examen parcial (E.P.) peso 1 Examen final (E.F.) peso 2 Promedio de prácticas (P.P.) peso 1

N .C. 

1 P. P.  1 E. P.  2 E. F . 4

N.C. : Nota del curso.

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BIBLIOGRAFIA DE TEXTO 1. 2. 3 4 5

Sears, Zemansky, Young, Freedman. “Física Universitaria”, Volumen 2, Onceava edición. Addison, Wesley, Longman. 1999. Raymond A. Serway. Física, Tomo I, tercera edición, Mc Graw Hill Interamericana de México S.A. de C.V. México. McKelvey, “Física para Ciencias e Ingeniería”, Tomo II, Editorial Harla S.A. de C.V., México, 1981. Halliday D., Resnick R., “Física”, Volúmen II, 1993. Tipler P., “Física”, Volumen II.

BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA 1. Saveliev, “Física General”, Tomo II, Editorial Mir. 2 Frish y Timoreva, “Física General”, Tomo III, Editorial Mir, 1973. 3 Alonso M, Finn, “Física: Campos y Ondas”, Volúmen II, Addiison-Wesley Iberoamericana S.A., 1987. 4 Berkeley “Physics Course”, Volumen II, Editorial Reverte S.A., 5 Tarasov L., Tarasova A., “Preguntas y problemas de Física”, Editorial Mir, Moscú, 1984. 6 Boylestad R., “Introducción al análisis de circuitos”, Pearson Educación de México S.A., 2004. 7. Edminister J., “Circuitos eléctricos”, Colección Schaum, 1986.

Lima, marzo de 2012.