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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

SECRETARIA ACADEMICA DIRECCION DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERIA Y CIENCIAS FISICO MATEMATICAS

ESCUELA: UPIICSA CARRERA: INGENIERIA INDUSTRIAL ESPECIALIDAD: COORDINACION: ACADEMIAS DE FISICA DEPARTAMENTO: CIENCIAS BASICAS

ASIGNATURA: ELECTROMAGNETISMO Y OPTICA CLAVE: ISEL SEMESTRE: 3º CREDITOS: 8 VIGENTE:JULIO DE 1999 TIPO DE ASIGNATURA: TEORICA MODALIDAD: Escolarizada XX Abierta .

FUNDAMENTACION DE LA ASIGNATURA

ASIGNATURAS ANTECEDENTES : Mecánica Clásica, Ondas Mecánicas y Acústica. ASIGNATURAS COLATERALES : Física Experimental III ASIGNATURAS CONSECUENTES : Pruebas Mecánicas, Electricidad y Electrónica Industrial

Es un hecho probado que los países notablemente avanzados, poseen un alto desarrollo industrial y de investigación en electrónica y óptica. No se concibe un desarrollo tecnológico y científico real sin el dominio de estos campos. Incluso diversos sistemas de control, antaño mecánicos, actualmente se consideran obsoletos ante la formidable precisión y respuesta que muestran los sistemas de estado sólido. En consecuencia, es insoslayable la necesidad de que, en la formación del ingeniero se alcance una comprensión general, de campos del conocimiento que ayudan a fundamentar, en la perspectiva fenomenológica esos avances, como son la electricidad y magnetismo, íntimamente relacionado con elementos circuitales, transductores, radiación, etc. y la óptica, con elementos como sistemas ópticos, dispersión, absorción, fotometría, difracción, polarización, etc. En lo particular para el Ingeniero Industrial, estos tópicos le brindarán apoyo en su formación intelectual, así como también en campos profesionales que van desde la Higiene hasta el Control de la Calidad, sin negar la esperanza de participar en la creación de una Industria Mexicana orientada al estado sólido, la óptica y la electro-óptica.

OBJETIVO DE LA ASIGNATURA

Al finalizar el curso el alumno identificará fenomenológicamente las ecuaciones de Maxwell y al fenómeno óptico como un evento electromagnético en Circuitos, fenómenos de radiación y transporte, entre otros. TIEMPOS TOTALES ASIGNADOS: H/SEMESTRE: 72 H/SEMANA: 4 H/TEORIA/SEMESTRE: 72 H/PRACTICA/SEMESTRE:

PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR:ACADEMIAS DE FISICA REVISADO: JEFATURA DE LA CARRERA DE INGENIERIA INDUSTRIAL APROBADO POR: C.T.C.E PRESIDENTE

ING. FRANCISCO BOJORQUEZ HERNANDEZ

AUTORIZADO POR: COMISION DE PLANES Y PROGRAMAS DE ESTUDIO DEL C.G.C. DEL IPN



ASIGNATURA: ELECTROMAGNETISMO Y OPTICA CLAVE: ISEL . HOJA: 2 DE 11 .

No. UNIDAD I NOMBRE: ELECTROMAGNETISMO

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD Al término de la unidad el alumno: • Identificará cuáles son las fuentes del campo magnético, realizará operaciones con su representación y determinará el efecto que produce sobre cargas

eléctricas; manejará con las leyes que describe el campo magnético y mediante ellas y el principio de superposición y calculará este, para geometrías típicas.

• Identificará la generación de campos eléctricos por variación de campos magnéticos, mediante la ley inducción. Así como su variación en circuitos de corriente directa y alterna y sus aplicaciones eléctricos, como generadores, motores, transformadores, etc.

HORAS

No. TEMA

T E M A S

INSTRUMENTACION DIDACTICA

T

P

EC

CLAVE

BIBLIOGRAFIA 1.1 1.1.1 1.1.2

Fuentes del campo magnético. Imanes y conductores de corriente como fuentes de campo. Experimentos de Oersted y Ampere. Representación del campo por líneas de inducción.

• Exposición del tema por parte del profesor, extructurando y presentando ejemplos ilustrativos.

• Análisis y solución de ejercicios por parte del estudiante.

• APOYO DIDACTICO

• Pizarrón y gis • Libros, apuntes, problemarios y medios

didácticos.

4

8

1B,2B,3B,4C



ASIGNATURA: ELECTROMAGNETISMO Y OPTICA. CLAVE: : ISEL . HOJA: 3 DE 11 .

HORAS

No. TEMA

T E M A S


T

P

EC

CLAVE

BIBLIOGRAFIA 1.1.3 1.1.4 1.2 1.2.2 1,2,3

Fuerza magnética sobre cargas en movimiento, corrientes de conversión y conducción debida a un campo externo constante. Aplicaciones. Motor eléctrico sistema D’Arzoval, espectrómetro de masas, efecto Hall, etc. Ley de Ampere. Ley de Biot y Savart. Cálculo del campo magnético en geometrías simples de alta simetría. Aplicaciones. Fuentes entre corrientes, de estrangulamiento, devanados, etc.



•

APOYO DIDACTICO


didácticos.

8

16

1B,2B,3B,4C




HORAS

No. TEMA

T E M A S


T

P

EC

CLAVE

BIBLIOGRAFIA 1.3 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.3.4. 1.4 1.4.1. 1.4.2

Inductancia Magnética. El flujo magnético. Ley de Gauss del magnetismo. Ley de Faraday. Fuerza electromotriz inducida. Ley de Lenz. Fem inducida por movimiento relativo, el generador eléctrico. Campos eléctricos inducidos. Inductancia , energía magnética y circuitos. Autoinductancia y su cálculo en dispositivos de geometría simple. Inductancia mutua entre dos inductores. Acoplamiento magnético.



•

APOYO DIDACTICO


didácticos.

8

8

1B,2B,3B,4C

1B,2B,3B,4C




HORAS

No. TEMA

T E M A S


T

P

EC

CLAVE

BIBLIOGRAFIA 1.4.3 1.4.4 1.4.5. 1.4.6 1.4.7 1.5 1.5.1 1.5.2 1.5.3 1.5.4 1.5.5

Circuito RL con fuentes de CD, estados transitorio y estacionario. Energía magnética e inductancia Circuito LC. Oscilaciones y análogo mecánico. Energía Circuito RLC y su análogo mecánico. Energía. Circuito RLC con fuente de C.A. Potencia y resonancia Propiedades magnéticas de la materia Magnetismo atómico y nuclear Magnetización Paramagnetismo y diamagnetismo Ferromagnetismo. Histéresis. Circuito magnético .Reluctancia y fuerza magnetomotriz



•

APOYO DIDACTICO


didácticos.

8

16

1B,2B,3B,4C



ASIGNATURA: ELECTROMAGNETISMO Y OPTICA CLAVE: : ISEL . HOJA: 6 DE 11 . No. UNIDAD II NOMBRE: ONDAS ELECTROMAGNETICAS

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD

Al finalizar la unidad el alumno • Aplicará la Ley Ampere-Maxwell e inferirá de las ecuaciones de Maxwell la ecuación de onda. Propondrá soluciones para la ecuación de onda, en el

vacío, en base a su linealidad, ondas. Identificará el mecanismo de generación y transporte de las ondas electromagnéticas.

HORAS

No. TEMA

T E M A S


T

P

EC

CLAVE

BIBLIOGRAFIA 2 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3

Ondas electromagnéticas Ley de Ampere-Maxwell. Simetría de las ecuaciones y completes de trayectorias por campo magnético inducido. Deducción de la ecuación de onda a partir de las ecuaciones de Maxwell en el vacío en una dimensión. Linealidad de las ecuaciones de onda. Soluciones de la ecuación de onda. Onda plana y onda esférica.



APOYO DIDACTICO


didácticos.

4 2 1B,2B,3B,4C,




HORAS

No. TEMA

T E M A S


T

P

EC

CLAVE

BIBLIOGRAFIA 2.1.4 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3

El espectro electromagnético Mecanismos de propagación del campos viajeros. Transporte de energía. La velocidad de la luz. Momemtum asociado y presión. Cavidades resonantes. Elementos distribuidos. El capacitor en alta frecuencia Modos. Cavidad resonante y el Circuito LC. Guías de ondas Caracterización de una guía de ondas Línea de Transmisión coaxial. Guía de ondas rectangular



•

APOYO DIDACTICO


didácticos.

2

2

4

4

1B,2B,3B,4C

1B,2B,3B,



ASIGNATURA: ELECTROMAGNETISMO Y OPTICA CLAVE: : ISEL . HOJA: 8 DE 11 . No. UNIDAD III NOMBRE: OPTICA

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD Al finalizar la unidad el alumno : • Analizará el fenómeno óptico, con su carácter electromagnético, estableciendo fenomenológicamente el aspecto ondulatorio de la luz. • Describirá algunas aplicaciones del campo en sistemas de medición, control, calidad, etc.

HORAS

No. TEMA

T E M A S


T

P

EC

CLAVE

BIBLIOGRAFIA 3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5

Caracterización del fenómeno Optico. Naturaleza y velocidad de la luz en diferentes medios. Espectro electromagnético. Efecto Doppler en la luz. Reflexión y Refracción de la luz. La aproximación geométrica : ondas, frentes de onda y rayos. Reflexión y Refracción de la luz Reflexión total interna. Guías de luz. Principios de : Huyggens y Femat. Dispersión de la luz. Prismas



APOYO DIDACTICO

• Pizarrón, gis, compás, regla y escuadras • Libros, apuntes, problemarios, acetatos videos

ilustrativos, láminas, pósters y otros medios didácticos.

• Equipo audiovisual

4

8

1B,2B,3B,

1B,2B,3B,




HORAS

No. TEMA

T E M A S


T

P

EC

CLAVE

BIBLIOGRAFIA 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.2.1 3.4.2.2 3.4.2.3 3.4.2.4

Imágenes y Sistemas Opticos. Imágenes en una superficie plana y esférica. Foco y distancia focal. Método Gráfico Imágenes formadas por refracción : superficies planas y esféricas Lentes. Imágenes en lentes. Sistemas ópticos : la lupa, el microscopio, el ojo y lentes oftalmológicos Interferencia. El fenómeno de Interferencia. Coherencia. Fuentes coherentes. Interferencia por una rendija doble. Experimento de Young Distribución de intensidades en el patrón de interferencia Interferencia en Láminas delgadas. Anillos de Newton. Calidad en superficies Interferómetro de Michelson-Morley y la velocidad de la luz. Interferometría



APOYO DIDACTICO




5

7

10

8

1B,2B,3B,

1B,2B,4C



ASIGNATURA: ELECTROMAGNETISMO Y OPTICA. CLAVE: : ISEL . HOJA: 10 DE 11.

HORAS

No. TEMA

T E M A S


T

P

EC

CLAVE

BIBLIOGRAFIA 3.5 3.5.1 3.5.1.1 3.5.1.2 3.5.1.3 3.5.1.4 3.5.1.5 3.5.2 3.5.2.1 3.5.2.2 3.5.2.3 3.5.2.4 3.5.2.5 3.5.2.6

Difracción y Polarización.. Difracción. Difracción por una rendija. Patrón de intensidad. Difracción de FraunHoffer por una rendija. Rejilla de Difracción. Red de difracción. Difracción en cristales. Ley de Bragg. Análisis estructural röentsenogiético. Holografía. Polarización Polarización de una onda luminosa. Polarización por absorción selectiva. Láminas polarizadoras. Polarización por reflexión Polarización por dispersión. Polarización circular y elíptica Análisis óptico de esfuerzos (polarización cruzada), sacarímetro, etc.



APOYO DIDACTICO




4 8

1B,2B,3B,4C 1,2,3,4,5



ASIGNATURA: ELECTROMAGNETISMO Y OPTICA. CLAVE: : ISEL. HOJA: 11 DE 11 . PERIODO UNIDADES

TEMATICAS `PROCEDIMIENTOS DE EVALUACION

1 2 3

I

I, II, III

III

Examen escrito 80% Participación dentro del aula y trabajos extraclase. 20% Examen escrito 80% Participación dentro del aula y trabajos extraclase. 20% Examen escrito 80% Participación dentro del aula y trabajos extraclase. 20% La evaluación final del curso será el promedio de las 3 calificaciones. 100%

CLAVE

B

C

B I B L I O G R A F I A

1 2 3 4

x x x

x

TITULO AUTOR(ES) EDITADO POR PAGS. AÑO Física Vol. 2 R. Resnick, D. Halliday y K.S. Krane CECSA 1-691 1993 Física Tomo II R. A. Serway Mc. Graw-Hill 649-1452 1997 Física Vol.2 Paul A. Tipler REVERTE 596-1171 1995 Física Universitaria F.W : Sears, M.W.Zemansky y H.D. Young Adisson-Wesley 1-1110 1986

fundamentacion de la asignatura - upiicsa · ayudan a fundamentar, en la perspectiva...

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