UNIVERSIDAD UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO CALLA O UNIVERSIDAD UNIVER SIDAD NACIONAL DEL CALL AO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA ELÉCTRICA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ELECTRÓNICA
SÍLABO I. INFORMACIÓN INFORMACIÓN GENERAL NOMBRE DE LA ASIGNATURA ASIGNATURA CODIGO CODIGO CARÁCTER CARÁCTER PRE REQUISI REQUISITO TO CREDITOS CREDITOS HORAS HORAS TEORÍA TEORÍA HORAS HORAS PRÁCTICAS HORAS HORAS LABORATORIO LABORATORIO CICLO ACADEMICO ACADEMICO DURACION DURACION PROFESOR PROFESOR
: TEORÍA DE CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS : CI0508 : OBLIGATORIO : CB0314 : 03 : 02 Horas/semana Horas/semana : 02 Horas/s Horas/semana emana : 00 Horas/s Horas/semana emana :V : 17 Semanas : Ing. Ing. Jorge Alberto Montaño Pisfil
II. SUMILLA La naturaleza de este curso es teórica y práctica y tiene el propósito de brindar al discente el conocimiento de las leyes que rigen los campos eléctricos y magnéticos indispensables para comprender los principios del funcionamiento de las máquinas eléctricas, transformadores y líneas de transmisión e instrumentos eléctricos y electromagnéticos; y también, para explicar los fenómenos de acción a distancia. El desarrollo de la asignatura hará uso del análisis vectorial, ecuaciones diferenciales parciales, problemas con valores en la frontera, y cálculos numéricos con el uso del computador. Se tratarán los siguientes temas: Análisis vectorial. Campos eléctricos estáticos. Corrientes eléctricas estacionarias. Campos magnéticos estáticos. Campos eléctricos y magnéticos variables en el tiempo. Propiedades magnéticas de la materia. Ecuaciones de Maxwell. III. OBJETIVOS GENERALES Explicar las leyes que gobiernan los fenómenos eléctricos y magnéticos. Comprender las leyes fundamentales que rigen la teoría electromagnética, y de esta forma comprender los principios de funcionamiento de las máquinas y los instrumentos eléctricos y magnéticos. Ap Aplica licar la te teoría ría ele elecctro tromagnétic tica, hac hacien iendo us uso de del aná anális lisis ve vecto ctoria rial, pa para la so soluc lución ión de de pro prob blem lemas qu que se se pre pressentan tan en en dif dife eren rentes tes situaciones electrostáticas y magnetostáticas. IV. OBJETIVOS ESPECÍFICOS - Explicar los postulados fundamentales de la electrostática en el vacío. - Explicar el campo campo electrostático, el potencial potencial electrostático, electrostático, la diferencia de potencial, potencial, la capacitancia y la energía energía electrostática. - Resolver problemas electrostáticos aplicando la ecuación de Poisson, la ecuación de Laplace y el método de imágenes electrostáticas. - Explicar el comportamiento del campo electrostático en medios dieléctricos. - Explicar la corriente eléctrica estacionaria. - Aplicar las las ecuaciones ecuaciones que rigen el flujo flujo de corriente eléctrica estacionaria. - Explicar la relación entre corriente eléctrica y campo magnético. - Resolver problemas de campo magnéticos de corrientes estacionarias aplicando las leyes de Biot- Savart y Ampere. - Aplicar la ley de Ampere en los circuitos magnéticos. - Conocer y explicar las propiedades magnéticas de la materia. - Explicar las ecuaciones de Maxwell. V. PORCENTAJE DE FORMACIÓN PROFESIONAL POR OBJETIVO Y POR COMPETENCIAS. Se considera que un 70% es por objetivos y un 30 % es por competencias. VI. METODOLOGÍA Las clases se desarrollarán de acuerdo a los temas considerados en el programa. El profesor propiciará y estimulará la participación de los alumnos en el desarrollo de la clase.
El profesor desarrollará prácticas dirigidas que permitan afianzar los conocimientos adquiridos.
El alumno deberá asistir a clases obligatoriamente, revisando los temas tratados y estudiando el tema a desarrollarse. Esto permitirá una mejor participación del alumno en las clases.
El profesor brindará horas de asesoría en horarios predeterminados con el fin de atender, en forma personalizada, cualquier dificultad que el alumno pudiese encontrar en el estudio de los diferentes temas.
VII. SISTEMA DE EVALUACIÓN La evaluación de los alumnos es objetiva, en base a: - Tres prácticas calificadas, un examen parcial (EP) y un examen final (EF). También se calificarán las intervenciones orales y exposiciones de trabajos cuando estos se programen. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
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- Si la nota final fuese desaprobatoria se rendirá un examen sustitutorio, el que será único y abarcará todo el curso, Reemplazando la nota más baja de los exámenes. - El promedio de prácticas (PP) se obtendrá promediando las prácticas calificadas, intervenciones orales y participación en clases, además de trabajos domiciliarios cuando estos se programen. - El promedio final (PF) del curso se calculará mediante la siguiente fórmula: PF
PP EP EF
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REQUISITOS DE APROBACIÓN - Rendir las evaluaciones programadas según el temario calendarizado. - Asistir a por lo menos el 70% de las clases teóricas y/o prácticas. - Alcanzar una nota final igual o mayor a 10,5 VIII. CONTENIDO PROGRAMATICO ANALÍTICO Y CALENDARIZACIÓN SEMANA N° 1: INTRODUCCIÓN Y FUNDAMENTOS MATEMÁTICOS 1. Introducción. Concepto de Teoría de Campos Electromagnéticos. Campo, campo escalar, campo vectorial. 2. Fundamentos matemáticos. Sistemas de coordenadas. Análisis vectorial. Derivación de vectores. Integración vectorial. Gradiente de una función escalar. La divergencia, el teorema de la divergencia. El rotacional, el teorema de Stokes. El Laplaciano. El Teorema de Green en el plano. SEMANAS N° 2 y Nº 3: ELECTROSTÁTICA EN EL VACÍO 1. Concepto de Electrostática en el vacío. Postulados fundamentales de la Electrostática en el vacío. 2.
Campo eléctrico. Intensidad de campo eléctrico. Potencial eléctrico y diferencia de potencial. Capacitancia eléctrica. Energía electrostática.
SEMANA N° 4: EL CAMPO ELECTROSTÁTICO EN MEDIOS DIELÉCTRICOS 1. Dieléctricos. Importancia de los dieléctricos. El campo eléctrico dentro de un dieléctrico. Polarización. Densidad superficial de polarización. Densidad volumétrica de polarización. 2.
Campo eléctrico fuera de un medio dieléctrico.
3. 4. 5.
Desplazamiento eléctrico. Ley de Gauss en un dieléctrico: Forma integral y Forma diferencial. Recomendaciones para resolver problemas con valores en la frontera en los que intervienen dieléctricos.
SEMANA N° 5: MÉTODOS GENERALES PARA RESOLVER PROBLEMAS ELECTROSTÁTICOS 1. Ecuación de Poisson. 2. Ecuación de Laplace. Ecuación de Laplace con una variable independiente en coordenadas rectangulares, en coordenadas cilíndricas y en coordenadas esféricas. Problemas de aplicación con condiciones de frontera. SEMANA N° 6: MÉTODOS GENERALES PARA RESOLVER PROBLEMAS ELECTROSTÁTICOS 1. Ecuación de Laplace para problemas bidimensionales en coordenadas rectangulares y en coordenadas cilíndricas. Problemas con condiciones de frontera. SEMANA N° 7: MÉTODOS GENERALES PARA RESOLVER PROBLEMAS ELECTROSTÁTICOS 1. Ecuación de Laplace para problemas bidimensionales en coordenadas esféricas. Problemas con condiciones de frontera. 2. Método de imágenes electrostáticas. Problemas de aplicación. SEMANA N° 8:
EXAMEN PARCIAL
SEMANAS N° 9 y Nº 10: CORRIENTE ELÉCTRICA 1. Corriente eléctrica, tipos de corriente eléctrica. Intensidad de corriente eléctrica. 2. Ley de Continuidad y ley de la corriente de Kirchhoff. Corrientes continuas y Ley de Ohm. 3. Ecuaciones que rigen el flujo de corriente continua o corriente estacionaria. 3. Circuitos eléctricos. Leyes de Kirchhoff. Potencia eléctrica y energía eléctrica. SEMANAS N° 11 y 12: MAGNETOSTÁTICA EN EL VACÍO 1. Magnetostática en el vacío. Postulados fundamentales de la magnetostática en el vacío. Ecuación de la Fuerza de Lorentz. El campo magnético de una carga en movimiento. 2. Fuerzas sobre conductores por los que circula corriente. Ley de Biot y Savart. 3. Ley de Circuitos de Ampere. 4. El potencial vector magnético. SEMANA N° 13: CAMPO MAGNÉTICO EN LA MATERIA 1. Magnetización en los materiales y densidades de corriente equivalentes. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
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2. Intensidad de campo magnético – Ley de Ampere en medios magnéticos. 3. Comportamiento de los materiales magnéticos. 4. Condiciones en la frontera para campos magnetostáticos. SEMANA N° 14: INDUNCTANCIAS E INDUCTORES 1. Inductancia mutua y autoinductancia. 2. Energía magnética. 3. Fuerzas y pares magnéticos. Fuerzas y pares sobre conductores por los que circulan corrientes. Par experimentado por un circuito por el que circula una corriente en un campo magnético. SEMANA N° 15: LEY DE FARADAY Y ECUACIONES DE MAXWELL 1. Inducción electromagnética y ley de Faraday. Postulado fundamental de la inducción electromagnética. 2. Transformadores. 3. Ecuaciones de Maxwell. SEMANA N° 16: EXAMEN FINAL SEMANA N° 17: EXAMEN SUSTITUTORIO IX. CONTENIDO PROGRAMATICO ANALÍTICO Y CAL ENDARIZACIÓN DE PRÁCTICAS DE LA BORATORIOS X. BIBLIOGRAFÍA
Reitz – Milford - Christy . Fundamentos de l a teoría electromagnética. Cuarta Edición – Addisson Wesley Cheng, David K . Elementos de electromagnetismo para ingeniería. Addison – Wesley. Dioses Otín, Federico . Campos electromagnéticos. Alfaomega – Ediciones UPC Hayt Jr., William H . Teoría electromagnética. Quinta Edición – Mc Graw-Hill Krauss-Fleisch . Electromagnetismo con aplicaciones. Quinta Edición – Mc Graw-Hill. Sadiku, Matthew N.O . Elementos de electromagnetismo. tercera Edición – Oxford University Press. Serway . Electricidad y magnetismo. Cuarta Edicición – Mc Graw–Hill. Berkeley Physics course – Vol 2 . Electricidad y Magnetismo. Segunda Edición – Editorial Reverte. Talledo, Arturo . Teoría de Campos Electromagnético s. Cuarta Edición – Editorial “Ciencias”.
XI. REFERENCIAS http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_electromagn%C3%A9tico http://copublications.greenfacts.org/es/campos-electromagneticos/index.htm http://books.google.com.pe/books?id=4KAuLwluoLYC&pg=PR8&lpg=PR8&dq=lecturas+sobre+campos+electromagneticos&source=bl&ots=q35 QxwHLUn&sig=-g7Qofp8nS7sakW8iWDtQhVV0h8&hl=es&ei=NJItSs-7DIyJtgep6dGpCA&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=3#PPP1,M1 http://www.cepis.org.pe/bvsasv/e/experien/eventos/tallerrad/cuba.pps http://sisbib.unmsm.edu.pe/BibVirtualData/publicaciones/consejo/boletin56/a04.pdf
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