Syllabus Teoria Electromagnetica y Ondas 2016 1

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C DIGO: FORMATO DE SYLLABUS

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0-06-10-2015 PROCEDIMIENTO RELACIONADO: DISEÑO DE CURSOS

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1. INFORMACIÓN GENERAL DEL CURSO ESCUELA O UNIDAD: Escuela de Ciencias

SIGLA: ECBTI Básicas Tecnología e Ingeniería. NIVEL: Profesional CAMPO DE FORMACIÓN: Disciplinar común CURSO: Teoría Electromagnética y Ondas CÓDIGO: 203058 TIPO DE CURSO: Teórico N° DE CRÉDITOS: Tres (3) Créditos académicos N° DE SEMANAS: 16 CONOCIMIENTOS PREVIOS: Para el desarrollo del curso de Teoría Electromagnéticas y Ondas es necesario que el estudiante tenga claridad en el manejo de cálculo vectorial, tenga fundamentos en teoría de campos, electrostática y magnetostática. Así mismo es importante que reconozca el comportamiento de la corriente eléctrica en medios físicos, teniendo claridad de sus leyes y conceptos. Además de que cuente con conocimientos en cálculo diferencial, integral y ecuaciones diferenciales. DIRECTOR DEL CURSO: Wilmer Hernán Gutiérrez Ramos FECHA DE ELABORACIÓN: 1 de diciembre de 2015 DESCRIPCIÓN DEL CURSO: Este curso es de carácter teórico, forma parte del campo de formación disciplinar común básico para

ingeniería electrónica y telecomunicaciones y consta de tres (3) créditos. A su vez contiene tres unidades centradas en el reconocimiento del comportamiento de las ondas en medios abiertos acotados y medios guiados. La formación se centrará en el establecimiento de bases conceptuales y matemáticas que permitan abordar temas de formación disciplinar específica como Antenas y microondas y a su vez conocer los principios básicos para el análisis de Este documento es de clasificación clasificación de seguridad controlada, controlada, para su uso debe solicitar autorización a la VIACI

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conductores. Las unidades didácticas están distribuidas de la siguiente forma: Uni dad dad 1 - Electrodiná - Electrodinámica mica y ondas: se presentan las bases conceptuales para la clasificación y caracterización de las ondas

electromagnéticas en diferentes medios. Uni dad dad 2 - Ondas en Medios abiertos acotados: se caracteriza el comportamiento de las ondas electromagnéticas en medios

abiertos acotados y se define su comportamiento al incidir en diferentes superficies. Uni dad dad 3 - Ondas electromagnéticas en medios guiados y radiación: se definen los parámetros eléctricos de las guías de -

onda y líneas de transmisión.

2. INTENCIONALIDADES FORMATIVAS Propósitos:

-

Generar apropiación en los estudiantes de las bases conceptuales y matemáticas que definen el comportamiento de las ondas electromagnéticas, de tal forma que estén en capacidad de reconocer y analizar fenómenos físicos aplicados a la caracterización y modelamiento de sistemas que trabajan con ondas en medios abiertos o guiados. Propiciar el desarrollo de habilidades en los estudiantes para la resolución de problemas que tengan que ver con teoría Este documento es de clasificación clasificación de seguridad controlada, controlada, para su uso debe solicitar autorización a la VIACI

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-

electromagnética, campos y ondas a través del reconocimiento de los elementos que forman parte de estas áreas y el análisis de acuerdo a su naturaleza o la variable que se quiere determinar. Brindar herramientas a los estudiantes que faciliten el análisis y la resolución de problemas disciplinares en el manejo de ondas en medios abiertos o guiados mediante el planteamiento de problemas, modelamiento y análisis de resultados en software de simulación.

Competencias Generales del Curso:

-

Reconoce el comportamiento de las ondas en diferentes medios de transmisión empleados en comunicaciones. Identifica el espectro electromagnético y sus bandas de referencia y su importancia a la hora de caracterizar una señal electromagnética en un sistema de comunicación. Reconoce las características de transmisión de las ondas electromagnéticas (Potencia transmitida, pérdidas y atenuación) y su importancia a la hora de modelar un sistema de comunicación bajo parámetros definidos, con el fin de garantizar su eficiencia y evitar sobrecostos. Analiza el comportamiento de una onda al incidir en un plano normal buscando determinar las características de radiación de la misma. Identifica los modos de propagación y polarización de ondas electromagnéticas de tal manera que se puede identificar el más adecuado de acuerdo a la aplicación que se esté analizando. Caracteriza el comportamiento de una señal electromagnética al ser transmitida mediante una guía de onda. Identifica los parámetros eléctricos de una línea de transmisión buscando determinar su nivel de eficiencia en una aplicación determinada. Este documento es de clasificación de seguridad controlada, para su uso debe solicitar autorización a la VIACI





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3. CONTENIDOS DEL CURSO Esquema del contenido del curso:






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Nombre de la unidad

Uni dad 1:

Electrodinám ica y ondas

Contenidos de Aprendizaje

Referencias Bibliográficas Requeridas

Tangente de Pérdidas 1. Ondas electromagnéticas dieléctricos perfectos .

Velocidad de propagación. Índice de refracción. Constante de fase. Longitud de onda. 2. Ondas electromagnéticas medios disipativos.

Velocidad de propagación. Índice de refracción.

Tangente delta en

NOVAMIRON. (s.f.). Tangente delta y Capacidad. Recuperado el 18 de Junio de 2014,(pp.[3]) de Sitio web de la empresa de transformadores NOVAMIRON: http://www.novamiron.com.ar/images/TangenteDelta.pdf Pág. [2-3] On das electr omagn é ti cas. Con ceptos básicos

Universidad de Córdoba. (s.f.). Ondas Electromagnéticas - Conceptos Básicos. (pp. [10]-41). Recuperado el 26 de Marzo de 2013, de en Sito web del departamento de Ingeniería Eléctrica: http://www.uco.es/organiza/departamentos/ingelectrica/documentos/ONDAS_EM_CONCEPTOS_BASICOS. pdf






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Nombre de la unidad



Constante de fase.

L a onda plana uni for me

Longitud de onda.

Hayt, W. H., & Buck, J. A. (2006). Teoría electromagnética (7a. ed.) [pp. 396 - 433]. España: McGraw-Hill España. Disponible en http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2068/lib/unadsp/reader.acti on?ppg=419&docID=10515125&tm=1448223640821

3. Ondas en buenos conductores.

Velocidad de propagación. Índice de refracción. Constante de fase. Longitud de onda. Efecto piel y resistencia AC. 4. Ondas en buenos Aislantes.

Velocidad de propagación.

On das E lectromagné ti cas Costa, Q. J., & López, A. F. (2012). Interacción electromagnética: teoría clásica [pp. 305 - 334]. España: Editorial Reverté. Disponible en http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2068/lib/unadsp/reader.acti on?ppg=333&docID=11073009&tm=1447987817447






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Índice de refracción. Constante de fase. Longitud de onda. 5. Propagación en medios abiertos.

Espectro electromagnético bandas de referencia Potencia eléctrica mediante electromagnéticas.

y

transmitida ondas

Vector de Poynting y potencia de las ondas. Este documento es de clasificación de seguridad controlada, para su uso debe solicitar autorización a la VIACI





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Nombre de la unidad



Pérdidas por propagación. Atenuación. Uni dad 2:

Ondas en Medios abiertos acotados

1. Modos de propagación de ondas electromagnéticas.

Pr opagación de On das E lectr omagn é ti cas

Propagación a través de una pared Universidad de las Americas Puebla. (s.f.). Propagación de Ondas Electromagnéticas. Obtenido de Sitio web de la Universidad de infinita. las Americas Puebla: Propagación de ondas planas en http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/vila_b_ca direcciones generales. /capitulo1.pdf Propagación de ondas en medios dispersivos

2. Modos de polarización.

Polarización

lineal,

Reflexi ón de Ondas planas y radiaci ón

circular, Hayt, W. H., & Buck, J. A. (2006). Teoría electromagnética (7a. ed.)






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Nombre de la unidad



elíptica. Modos de polarización TE, TM Y TEM.

[pp. 434 - 479]. España: McGraw-Hill España. Disponible en http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2068/lib/unadsp/reader.acti on?ppg=457&docID=10515125&tm=1448223705781

Coeficientes de Fresnel. 3. Incidencia en un plano normal.

Coeficientes de Fresnel Reflexión y transmisión,

de

Potencia incidente y reflejada. Reflexión total estacionarias.

y

ondas

Reflexión parcial. Este documento es de clasificación de seguridad controlada, para su uso debe solicitar autorización a la VIACI





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Nombre de la unidad



Relación de ondas estacionarias ROE. Reflectancia y transmitancia. Uni dad 3:

Ondas electromagné ticas en medios guiados y radiación

1. Guías de ondas

Ondas Gui adas y Radiación

Campos en líneas de transmisión y Hayt, W. H., & Buck, J. A. (2006). Teoría electromagnética (7a. ed.) constantes fundamentales. Funcionamiento de una guía de onda básica.


Análisis de ondas planas en guías de ondas de placas paralelas. Guías de ondas rectangulares.

L íneas de transmisión Hayt, W. H., & Buck, J. A. (2006). Teoría electromagnética (7a. ed.)






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Nombre de la unidad



Modos de propagación.


Guías de ondas circulares Fibra óptica. 2. Parámetros eléctricos de líneas de transmisión.

Par ámetr os de las l íneas de transmisión – El cálculo de líneas de transmisión

Impedancia de entrada en líneas de transmisión acotadas. Nasar, S. A. (2011). Sistemas eléctricos de potencia [pp. 20 – 51]. Acoples y propagación. Modelos de líneas de transmisión. Parámetros distribuidos.

concentrados

México: McGraw-Hill Interamericana. Disponible en http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2068/lib/unadsp/reader.acti on?ppg=29&docID=10485798&tm=1445816354487 .

y






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Nombre de la unidad



Máximos y mínimos de voltaje. Potencia y pérdidas en las líneas de transmisión. Transformador de impedancias. Carta de Smith. Parámetros de transmisión. Referencias Bibliográficas complementarias

Paz Parra, Alejandro. Electromagnetismo para ingeniería electrónica. Campos y Ondas. Pontifica Universidad Javeriana. 2013. Hayt, William H. Buck, John A. Teoría Electromagnética. McGrawHill. 2006 Neri Vela, R. (1999). Líneas de transmisión. México: McGRAW-






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Nombre de la unidad



HILL. Sadiku, M. (2007). Elementos de electromagnetismo. México: Alfaomega. K. Cheng, D. (1998). Fundamentos de electromagnetismo para ingeniería. Mexico: Pearson.






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4. ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE Evaluación

N° Unidad

Uni dad 1: Electrodinámic a y ondas

Contenido de Aprendizaje

Competencia

Indicadores de

Estrategia de

de

Criterios

Ponderació

desempeño

Aprendizaje

Sem

de

n

s

evaluación

-Reconoce el

-Identifica cada

Actividad de

comportamiento

medio de

-Ondas electromagnética s en dieléctricos perfectos.

de las ondas en diferentes medios de

-Ondas electromagnética s en medios disipativos.

empleados en

-Tangente Pérdidas

-Ondas

de

en

-Lograr que el

-Reconoce

tipo

estudiante

los

acuerdo a la

Individual: El

identifique cada

parámetros

tangente de

estudiante debe

uno de los

de las

pérdidas.

realizar el

elementos del

ondas en

reconocimiento

curso y genere

diferentes

general del

apropiación por

medios de

curso, iniciando

las temáticas del

propagació

una onda de

con una

mismo.

n.

acuerdo al medio

aproximación al

transmisión -Determina los

comunicaciones. parámetros de -Identifica el

Propósito

4



5%




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espectro

buenos conductores. -Ondas buenos Aislantes.

de transmisión.

concepto de

-Determinar la

-Determina

Tangente de

capacidad del

la potencia

-Identifica el

pérdidas y su

estudiante para

de las

espectro

aplicación para

apropiarse de los

ondas y las

su importancia a

electromagnético

caracterizar un

conceptos de los

pérdidas

la hora de

y su relación con

medio, además

parámetros de las

por

caracterizar una

los parámetros

deberá

ondas basado en

propagació

señal

de una onda.

identificar que

su conocimiento

n.

otros

de

electromagnétic en o y sus bandas de referencia y

-Propagación en medios abiertos.

electromagnétic a en un sistema

-Emplea los

parámetros

electromagnetism

de

principios de la

permiten su

o.

comunicación.

teoría

caracterización.

electromagnética

-Establecer el

-Reconoce las

para determinar

Aprendizaje

nivel de

características

la potencia de

basado en

comprensión de

de transmisión

transmisión y

problemas:

la aplicación de



20%




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de las ondas

pérdidas de una

Haciendo uso de

los parámetros de

electromagnétic

onda

esta estrategia

las ondas a la

as (Potencia

electromagnética

didáctica se

solución de

transmitida,

.

presentará a los

problemas que

pérdidas y

estudiantes una

impliquen el uso

atenuación) y su

serie de

de los mismos.

importancia a la

problemas con

hora de modelar

el objetivo de

un sistema de

que a través del

comunicación

aprendizaje

bajo parámetros

autónomo y en

definidos, con el

equipos de

fin de garantizar

forma

su eficiencia y

colaborativa,

evitar

realicen

sobrecostos.

razonamientos






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críticos que son claves a la hora de resolver los cuestionamiento s. Para Cada una de las unidades se desarrollará una Fase de carácter individual y una Fase grupal.

En la fase individual se buscará que el Este documento es de clasificación de seguridad controlada, para su uso debe solicitar autorización a la VIACI





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estudiante tenga claridad de los conceptos y en la fase grupal deberá resolver los problemas planteados de acuerdo a estos: Fase I individual: En

esta fase el estudiante deberá reconocer cada uno de los Este documento es de clasificación de seguridad controlada, para su uso debe solicitar autorización a la VIACI





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parámetros de las ondas en diferentes medios, así como identificar la aplicación del vector de Poynting para determinar la potencia en una onda. Fase I grupal:

Partiendo de los elementos cognitivos Este documento es de clasificación de seguridad controlada, para su uso debe solicitar autorización a la VIACI





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adquiridos en la fase individual, de forma colectiva se deberán resolver una serie de ejercicios que permiten la apropiación de dichos conceptos. Uni dad 2:

Ondas en Medios abiertos acotados

-Modos de propagación de ondas electromagnética s.

-Analiza el

-Identifica los

Aprendizaje

-Establecer el

-Identifica

comportamiento

modos de

basado en

nivel de

los modos

de una onda al

propagación de

problemas:

apropiación de

de

incidir en un

las ondas

los conceptos de

propagació

4



20%




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-Modos de polarización.

plano normal

electromagnética

Fase II

propagación,

n de las

buscando

s.

individual: En

polarización y

ondas EM.

esta fase el

reflexión de

-Identifica el

estudiante se

ondas

-Reconoce

de radiación de

comportamiento

apropiará de los

electromagnéticas

los modos

la misma.

de las ondas

conceptos de

.

de

electromagnética

propagación,

-Incidencia en determinar las un plano características normal.

polarizació

-Identifica los

s en diferentes

reflexión,

-Determinar la

n de las

modos de

medios.

polarización y

capacidad de

ondas EM.

coeficientes de

aplicación de los

Fresnel.

conceptos a la

-Identifica

resolución de

los

propagación y polarización de

-Reconoce los

ondas

modos de

electromagnétic polarización de

Fase II Grupal:

problemas y

parámetros

as de tal manera

En esta fase se

análisis de

de las

resolverán

resultados

ondas al

problemas sobre

obtenidos

incidir en

las ondas.

que se puede identificar el

-Calcula la






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más adecuado

impedancia y

de acuerdo a la aplicación que se esté

ondas a partir de

analizando.

propagación,

mediante

diferentes

parámetros de

reflexión y

simulaciones.

superficies.

incidencia de las

polarización.

-Establecer el

-Identifica

las leyes y principios de la teoría electromagnética .

Uni dad 3:

Ondas electromagnétic as en medios guiados y radiación

-Guías de ondas -Parámetros eléctricos líneas transmisión.

de de

-Caracteriza el

-Reconoce los

Aprendizaje

comportamiento

diferentes tipos

basado en

nivel de

los tipos de

de una señal

de guías de

problemas:

apropiación de

guías de

electromagnétic

onda.

los conceptos de

ondas y los

Fase III

guías de Onda,

parámetros

individual: El

líneas de

de las

a al ser transmitida

-Identifica los

4



20%




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mediante una

modos de

estudiantes

transmisión y sus

guía de onda.

propagación de

generará

parámetros

ondas a través de

apropiación de

eléctricos.

-Identifica los

una guía de

los conceptos de

parámetros

onda.

guía de Ondas y

-Determinar la

parámetros

líneas de

capacidad de

eléctricos

transmisión, así

aplicación de esos

de una

eléctricos de una línea de

-Calcula los

mismas. -Reconoce los

transmisión

parámetros de

como de los

conceptos a la

línea de

buscando

una onda al

parámetros

solución de

transmisión

determinar su

transmitirse a

eléctricos de las

problemas.

.

nivel de

través de una

mismas.

eficiencia en

guía de onda.

una aplicación determinada.

Fase III

-Identifica los

grupal: En

tipos de líneas de

fase se

transmisión.

resolverán

esta






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problemas de -Realiza el

guías de ondas y

modelamiento de

líneas de

una línea de

transmisión de

transmisión.

acuerdo al conocimiento

-Calcula la

adquirido en la

impedancia de

fase individual.

entrada de una línea de transmisión bajo diferentes condiciones. -Determina los valores máximos Este documento es de clasificación de seguridad controlada, para su uso debe solicitar autorización a la VIACI





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y mínimos de voltaje en una línea de transmisión. -Halla las pérdidas en una línea de transmisión. -Emplea la carta de Smith para determinar los parámetros básicos de una línea de Este documento es de clasificación de seguridad controlada, para su uso debe solicitar autorización a la VIACI





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transmisión. La totalidad de las uni dades del curso

La totalidad de los contenidos del curso.

-Aplica los

-Diseña gráficas

Se desarrollará

-Determinar el

-Emplea

conocimientos

en Excel que

una guía

nivel de

software de

adquiridos en

permiten

práctica donde

apropiación de

simulación

cada una de las

caracterizar el

el estudiante

los conceptos

en la

unidades

comportamiento

debe graficar los

vistos en las

solución de

haciendo uso de

de las ondas en

resultados de los

unidades del

problemas

software de

medios abiertos

planteamientos

curso y la

relacionado

simulación.

y acotados.

en Excel e

capacidad para

s con las

interpretarlos.

solucionar

temáticas

problemas de

del curso.

-Emplea

4

simuladores en

Se desarrollará

aplicación de los

la determinación

un trabajo

mismos.

de los

práctico donde

parámetros

el estudiante



10%




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eléctricos de las

debe graficar los

ondas en medios

parámetros de

guiados.

las líneas de transmisión para concluir acerca de la naturaleza de su comportamiento .






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5. ESTRUCTURA DE EVALUACIÓN DEL CURSO Tipo de evaluación

Ponderación

Autoevaluación

Formativa

Coevaluación

Formativa

Actividad de reconocimiento

Puntaje Máximo

25(5%)

Reconocimiento del curso (25). Actividades Unidad I Heteroevaluación

-Trabajo Individual (40). -Trabajo Grupal (60).

100 (20%)

Actividades Unidad II -Trabajo Individual (40). -Trabajo Grupal (60). Actividades Unidad III

100(20%)

100(20%)






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-Trabajo Individual (40). -Trabajo Grupal (60). -Componente práctico (simulaciones)(50) Prueba final Total

50(10%) 125 (25%) 500



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