Asignatura: Electricidad y Magnetismo Docente: Diego …instipp.edu.ec/instipp/assets/pdf/guias/redes/rt-s1... · 2020. 6. 5. · Organizador grafico de la Unidad Didáctica I:

Asignatura: Electricidad y Magnetismo Docente: Diego Lliguichuzhca

Semestre: Primero

Ing. Diego Lliguichuzhca

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G U I A D E E S T U D I O S

CARRERA: Tecnología Superior en Redes y Telecomunicaciones

NIVEL: Tecnológico TIPO DE CARRERA: Tradicional

NOMBRE DE LA SIGNATURA: Electricidad y Magnetismo

CÓD. ASIGNATURA: RT-S1-ELMA

PRE – REQUISITO: Ninguno CO – REQUISITO: Ninguno

TOTAL HORAS: 122 Teoría 72 practica 50 Trabajo Independiente 40

SEMESTRE: Primero PERIODO ACADÉMICO: Noviembre 2019 - Abril 2020

MODALIDAD: Presencial DOCENTE RESPONSABLE: Ing. Diego Lliguichuzhca

Copyright©2020 Instituto Superior Tecnológico Ismael Pérez Pazmiño. All rights reserved.

Electricidad y Magnetismo

Instituto Superior Tecnológico Ismael Pérez Pazmiño Guía de estudios

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ÍNDICE

SYLLABUS DE LA ASIGNATURA .................................................................................................. 7

I. DATOS INFORMATIVOS ............................................................................................................. 7

II. FUNDAMENTACIÓN .................................................................................................................. 7

III. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ...................................................................................................... 9

IV. CONTENIDOS ......................................................................................................................... 10

V. PLAN TEMÁTICO ..................................................................................................................... 11

VI. SISTEMA DE CONTENIDOS POR UNIDADES DIDÁCTICAS .............................................. 11

UNIDAD I. ELECTRODINÁMICA .................................................................................................. 11

Objetivo .......................................................................................................................................... 11

UNIDAD II. ELECTROSTÁTICA ................................................................................................... 12

Objetivo .......................................................................................................................................... 12

UNIDAD III. POTENCIAL ELÉCTRICO Y CAPACITORES ......................................................... 13

Objetivo .......................................................................................................................................... 13

Unidad IV: Magnetismo ................................................................................................................. 14

Unidad V: Ondas Electromagnéticas ............................................................................................ 15

VII. ORIENTACIONES METODOLÓGICAS Y DE ORGANIZACIÓN DE LA ASIGNATURA. .... 16

VIII. RECURSOS DIDÁCTICOS ................................................................................................... 19

IX. SISTEMA DE EVALUACIÓN DE LA ASIGNATURA .............................................................. 19

X. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA Y COMPLEMENTARIA .................................................................... 21

ORIENTACIONES PARA EL USO DE LA GUÍA DE ESTUDIOS ................................................ 22

DESARROLLO DE ACTIVIDADES............................................................................................... 24

Unidad Didáctica I ......................................................................................................................... 24

Título de la Unidad Didáctica I: ..................................................................................................... 24

ELECTRODINÁMICA .................................................................................................................... 24

Introducción de la Unidad Didáctica I: .......................................................................................... 24

Objetivo de la Unidad Didáctica I: ................................................................................................. 24

Organizador grafico de la Unidad Didáctica I: .............................................................................. 25

1.1 Corriente Eléctrica ............................................................................................................... 26

1.1.1 Corriente continua ......................................................................................................... 26

1.1.2 Corriente alterna ........................................................................................................... 26

1.2 Partes de un Circuito Eléctrico Básico ................................................................................ 26

1.3 La ley de Ohm ...................................................................................................................... 27

1.4 Potencia Eléctrica ................................................................................................................ 28


4

1.5 Energía Eléctrica .................................................................................................................. 28

1.6 Clasificación de los Circuitos según sus características ..................................................... 29

1.6.1 Circuito Serie ................................................................................................................. 29

1.6.2 Circuito Paralelo ............................................................................................................ 30

1.6.3 Circuito Mixto ................................................................................................................. 31

1.7 Leyes de Kirchhoff................................................................................................................ 33

1.7.1 Primera ley de Kirchhoff o Ley de Nodos ..................................................................... 33

1.7.2 Segunda ley de Kirchhoff o Ley de Mallas ................................................................... 34

Actividades de aprendizaje de la Unidad Didáctica I: ................................................................... 36

Actividad de Aprendizaje 1 de Unidad Didáctica I: ....................................................................... 36

Actividad de Auto-evaluación de la Unidad Didáctica I: ................................................................ 36

Título de la Unidad Didáctica II: ..................................................................................................... 37

ELECTROSTÁTICA ....................................................................................................................... 37

Introducción de la Unidad Didáctica II: .......................................................................................... 37

Objetivo de la Unidad Didáctica II: ................................................................................................ 38

Organizador Gráfico de la Unidad Didáctica II: ............................................................................. 38

2.1 Conceptos Generales .............................................................................................................. 39

2.3 Estructura del Átomo ............................................................................................................ 40

2.4 La Electrostática ................................................................................................................... 40

2.4.1 Proceso de electrización ............................................................................................... 41

2.5 La Ley de Coulomb .................................................................................................................. 42

2.6 Campo Eléctrico ................................................................................................................... 44

2.6.1 Intensidad del Campo eléctrico. .................................................................................... 44

2.6.2 Líneas de Campo Eléctrico ........................................................................................... 44

2.7 Principio de Superposición .................................................................................................. 46

2.9 Flujo Eléctrico ....................................................................................................................... 49

Actividades de aprendizaje de la Unidad Didáctica II: .................................................................. 52

Actividad de aprendizaje 1 de la Unidad didáctica II: ................................................................... 52

Actividad de Auto-evaluación de la unidad didáctica II: ................................................................ 52

Unidad Didáctica III ........................................................................................................................ 53

Título de la Unidad Didáctica III: .................................................................................................... 53

POTENCIAL ELÉCTRICO Y CAPACITORES .............................................................................. 53

Introducción de la Unidad Didáctica III: ......................................................................................... 53

Objetivo de la Unidad Didáctica III: ............................................................................................... 54



5

Organizador Gráfico de la Unidad Didáctica III: ........................................................................... 54

3.1 Potencial eléctrico y Energía Potencial ................................................................................. 54

3.1.1 Potencial Eléctrico......................................................................................................... 55

3.1.2 Energía Potencial .......................................................................................................... 55

3.2 Energía potencial de un sistema de más de dos partículas ............................................... 56

3.3 Trabajo realizado para trasladar una carga desde un punto “A” a otro “B” ........................ 57

3.4.1 Capacitor de Placas Paralelas ...................................................................................... 59

3.4.2 Campo eléctrico entre las placas.................................................................................. 59

3.5 Condensadores en Serie ..................................................................................................... 62

3.6 Condensadores en Paralelo ................................................................................................ 63

Actividades de aprendizaje de la Unidad Didáctica III:................................................................. 64

Actividad de aprendizaje 1 de la Unidad didáctica III: .................................................................. 64

Actividad de Auto-evaluación de la unidad didáctica III: .............................................................. 64

Unidad didáctica IV ........................................................................................................................ 65

Título de la Unidad Didáctica IV: ................................................................................................... 65

Magnetismo ................................................................................................................................... 65

Introducción de la Unidad Didáctica IV: ........................................................................................ 65

Objetivo de la Unidad didáctica IV ................................................................................................ 65

Organizador Gráfico de la Unidad Didáctica IV ............................................................................ 66

4.1 Magnetismo ......................................................................................................................... 67

4.2 Campo Magnético ................................................................................................................ 67

4.3 Fuentes de campo magnético ............................................................................................. 68

4.5 Ley de Ampere..................................................................................................................... 69

4.6 Ley de Faraday .................................................................................................................... 69

4.7 Ecuaciones de Maxwell ....................................................................................................... 70

4.8 El principio de las Telecomunicaciones .............................................................................. 70

Actividades de aprendizaje de la Unidad Didáctica IV: ................................................................ 72

Actividad de aprendizaje 1 de la Unidad didáctica IV: .................................................................. 72

Actividad de Auto-evaluación de la unidad didáctica IV: .............................................................. 72

Unidad didáctica V ......................................................................................................................... 73

Título de la Unidad Didáctica V: .................................................................................................... 73

Ondas Electromagnéticas ............................................................................................................. 73

Introducción de la Unidad Didáctica V .......................................................................................... 73

Objetivo de la Unidad Didáctica V ................................................................................................. 73


6

Organizador Gráfico de la Unidad Didáctica V ............................................................................. 73

5.1 Ondas electromagnéticas y la velocidad de la luz .............................................................. 74

5.2 Medios de Transmisión ........................................................................................................ 75

5.2.1 Medios de transmisión guiados ..................................................................................... 75

5.2.2 Medios de transmisión no guiados................................................................................ 75

5.3 Contaminación electromagnética ........................................................................................ 76

5.3.1 Radiaciones ionizantes ................................................................................................. 76

5.3.2 Radiaciones no ionizantes ............................................................................................ 76

Actividad de aprendizaje 1 de la Unidad didáctica V: ................................................................... 77

Actividad de Auto-evaluación de la unidad didáctica V ................................................................ 77

PLAN CALENDARIO DE ASIGNATURA ....................................... ¡Error! Marcador no definido.



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INSTITUTO SUPERIOR TECNOLÓGICO

ISMAEL PÉREZ PAZMIÑO

SYLLABUS DE LA ASIGNATURA

I. DATOS INFORMATIVOS

NOMBRE DE LA CARRERA: Tecnología Superior en Redes y Telecomunicaciones

ESTADO DE LA CARRERA: Vigente _X_ No vigente solo para registro de

títulos__

NIVEL: Tecnológico

TIPO DE CARRERA: Tradicional

NOMBRE DE LA SIGNATURA: Electricidad y Magnetismo

CÓD. ASIGNATURA: RT-S1-ELMA

PRE – REQUISITO: Ninguno

CO – REQUISITO: Ninguno

# CRÉDITOS:

TOTAL HORAS: 122

Componente de docencia: 72

Componente de prácticas de aprendizaje: 50

Componente de aprendizaje autónomo: 40

SEMESTRE: Primero PARALELOS: A

PERIODO ACADÉMICO: Noviembre 2019 - Abril 2020

MODALIDAD: Presencial

DOCENTE RESPONSABLE: Ing. Diego Lliguichuzhca

II. FUNDAMENTACIÓN

A nivel mundial el estudio del campo de la Física ha dado pasos agigantados en función

del comportamiento de la materia, desde los niveles micro y macro en los que se

desarrollan los fenómenos físicos, dentro de los cuales la electricidad y el magnetismo

son temas de gran importancia que están estrechamente relacionados, y su relación es

fundamental e indispensable hoy en día para poder llevar a cabo trabajos de gran

importancia tecnológica y todo lo que esto conlleva hablando principalmente de la

potencia, el tiempo y la eficacia. Es por eso que la tecnología sigue avanzando, para

facilitarnos nuestro diario vivir, por lo cual la tecnología se presenta como la solución a


8

varias situaciones problemáticas. Para dar solución a problemas se concibe el manejo

de fórmulas, leyes y teoremas con apego al razonamiento lógico matemático, que se

toma como herramienta para evaluar situaciones en el mundo Físico, su comprobación

y verificación de resultados en virtud de variables como espacio y tiempo.

El reto ante la evolución de la información en cuanto al cambio tecnológico y las

exigencias actuales de la Educación Superior han provocado que el estudio de la

Electricidad y Magnetismo en el Ecuador, cambie su estructura de enseñanza, por lo

que el perfil profesional de la carrera Tecnología en Redes y telecomunicaciones debe

estar fundamentado en procesos de comprensión del mundo físico en relación al

entorno natural, una visión holística y mediada por herramientas web, apoyos virtuales

en línea y programas computacionales que validen las respuestas de cada

problemática, optimizando tiempo en su ejecución.

La propuesta de ejes, objetivos, políticas y metas contenidas en este plan parten de una

evaluación previa de los planes anteriores, tanto en gestión como en resultados. Desde

este punto se reconocen las transformaciones estructurales que han ocurrido durante la

última década. La asignatura de electricidad y magnetismo se alinean al Plan Nacional

de Desarrollo 2017-2021 ya que se ha tomado en cuenta las oportunidades y

capacidades generadas para el desarrollo social y el fortalecimiento del talento humano

nacional, así como la instalación de infraestructura pública en los ámbitos logísticos

operativos y de telecomunicaciones y la consolidación de una matriz energética

diversificada del país.

En la provincia de El Oro los institutos tecnológicos dentro de la asignatura antes

mencionada necesitan obtener el conocimiento necesario para evitar los diferentes

fenómenos electromagnéticos que afectan a redes de telecomunicaciones, la

estructuración, el diseño y el uso adecuado de los equipos dentro de una red, para la

implementación de redes de telecomunicaciones robustas y eficientes que permitirán a

su vez la aprehensión de constructos teóricos verificables de electrostática con la

formulación respectiva que permite comprobar los circuitos y su funcionamiento, todo de

la mano de la heurística y hermenéutica que se provea al dar soluciones a corto plazo

en la distribución de las mencionadas redes.

Con este acercamiento surge la necesidad de desarrollar un razonamiento lógico-

científico por medio de la aplicación de leyes o principios fundamentales relacionados a

fenómenos naturales de orden físico, desde una perspectiva de validación de hipótesis

que se verifican a través de la formulación y descripción gráfica de los mismos.



9

Por lo que, la asignatura de Electricidad y Magnetismo toma como objeto de estudio a

los Fenómenos eléctricos, magnéticos y electromagnéticos en los diferentes grados de

complejidad de las explicaciones a las situaciones que se desarrollan en un medio

natural para garantizar un mundo amigable y que se dinamiza por el siguiente objetivo:

Aplicar la fundamentación física basada en el estudio de las leyes y principios

fundamentales de los diferentes fenómenos eléctricos, magnéticos y electromagnéticos,

mediante el análisis de situaciones problemáticas concretas que permitan el desarrollo

de soluciones en su entorno de trabajo, demostrando ética y profesionalismo en el

ámbito laboral.

III. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

✓ Describir las variables de las diferentes leyes de la electricidad aplicando los

principios fundamentales y formulación correctamente establecida para lograr un

dominio de la ley de Ohm, la ley de Kirchhoff, alcanzando de esta manera

seguridad en el uso correcto de terminologías asimiladas en los diferentes tipos

de circuitos y temas contemplados.

✓ Identificar problemas de la vida diaria asociados a la Electricidad empleando el

SI, concepciones referentes a fuerzas y campos eléctricos, mediante la

formulación que nos permita la demostración de las características y clases de

cargas eléctricas en un sistema de referencia ubicado en la naturaleza del

fenómeno electrostático demostrando cooperación y participación en los temas

impartidos dentro del aula de clases.

✓ Resolver problemas del entorno natural que impliquen aspectos relacionados a la

Energía Eléctrica y Capacitancia, mediante la aplicación de criterios sobre

potencial, diferencia de potencial, principios de la conservación de la energía

almacenada en capacitores cargados y las combinaciones de los mismos en

circuitos mixtos para la experimentación de procesos sistémicos en los que se

simulen circuitos de capacitores en serie y en paralelo, adquiriendo un

conocimiento científico que ayude a incentivar la ética investigativa al desarrollar

proyectos, trabajos, tareas, que son medios para su profesionalización.

✓ Clasificar los diversos fenómenos Magnéticos que se provocan en la naturaleza

por medio de leyes o principios de Electromagnetismo y la utilización de

magnitudes y fórmulas para la obtención de características en los campos y

fuerzas magnéticas en el movimiento de partículas cargadas, demostrando

constancia y exactitud en el uso de las leyes y principios del Magnetismo.


10

✓ Establecer los fenómenos que se provocan por ondas electromagnéticas

aplicando leyes, principios, ecuaciones en espectros magnéticos que nos

permitan la diagramación de los tipos de ondas en situaciones problemáticas

propuestas, demostrando puntualidad en la entrega de trabajos y actividades

encomendadas a su cargo.

IV. CONTENIDOS

Sistema General de conocimientos

✓ Unidad I: Electrodinámica

✓ Unidad II: Electrostática

✓ Unidad III: Potencial Eléctrico y Capacitores

✓ Unidad IV: Magnetismo

✓ Unidad V: Ondas Electromagnéticas

Sistema General de Habilidades

✓ Unidad I: Describe las variables de las diferentes leyes fundamentales de la

electricidad en problemas de redes eléctricas

✓ Unidad II: Identificar problemas de la vida diaria asociados a la Electricidad.

✓ Unidad III: Resolver problemas del entorno natural que impliquen aspectos

relacionados a la Energía Eléctrica y Capacitancia.

✓ Unidad IV: Clasificar los diversos fenómenos Magnéticos que se provocan en la

naturaleza por medio de leyes o principios de Electromagnetismo.

✓ Unidad V: Establecer los fenómenos que se provocan por ondas

electromagnéticas

Sistema General de Valores

.

• Unidad I: Seguridad en el uso correcto de terminologías asimiladas en los

diferentes tipos de circuitos y temas contemplados.

✓ Unidad II: Cooperación y participación en los temas impartidos dentro del aula de

clases.

✓ Unidad III: Ética investigativa al desarrollar proyectos, trabajos, tareas, que son

medios para su profesionalización.

✓ Unidad IV: Constancia y exactitud en el uso de las leyes y principios del

Magnetismo.

✓ Unidad V: Puntualidad en la entrega de trabajos y actividades encomendadas a

su cargo.



11

V. PLAN TEMÁTICO

DESARROLLO DEL PROCESO CON TIEMPO EN

HORAS

TEMAS DE LA

ASIGNATURA

C CP S CE T L E THP TI TH

A

Electrostática

17 6 - - 3 - 1 27 8 35

Potencial Eléctrico y

Capacitores

14 7 - - 2 - 1 24 8 32

Corriente Eléctrica y

Circuitos DC

14 8 - - 2 - 3 27 8 35

Magnetismo

13 7 - - 2 - 1 23 8 31

Ondas Electromagnéticas 13 5 - - - - 1 19 8 27

EXAMEN FINAL 2 2 - 2

Total de horas 71 33 - - 9 - 9 122 40 162

Leyenda:

C – Conferencias.

S – Seminarios.

CP – Clases prácticas.

CE – Clase encuentro.

T – Taller.

L – Laboratorio.

E - Evaluación.

THP – Total de horas presenciales.

TI – Trabajo independiente.

THA – Total de horas de la asignatura.

VI. SISTEMA DE CONTENIDOS POR UNIDADES DIDÁCTICAS

UNIDAD I. ELECTRODINÁMICA

Objetivo: Describir las variables de las diferentes leyes de la electricidad aplicando los

principios fundamentales y formulación correctamente establecida para lograr un

dominio de la ley de Ohm, la ley de Kirchhoff, alcanzando de esta manera orden,

criticidad y creatividad en la implementación de circuitos con resistores.

Sistema de

conocimientos Sistema de habilidades Sistema de Valores


12

Sistema de


Corriente eléctrica y circuitos

DC.

Modelos de conducción

eléctrica y sus implicaciones

tecnológicas.

La ley de Ohm y

consecuencias.

Consideraciones de energía

y potencia eléctrica. Circuitos

en serie y paralelo.

Leyes de Kirchhoff

Circuitos DC.

Identificar la formulación

utilizada en los circuitos

de corriente eléctrica y

DC.

Identificar modelos de

conducción en situaciones

problemáticas.

Definir las variables que

se usan en la ley de Ohm.

Diferenciar la energía y la

potencia eléctrica en

circuitos sencillos y

complejos.

Aplicar las leyes de

Kirchhoff

Resolver los circuitos DC

Seguridad en el uso

correcto de

terminologías asimiladas

en los diferentes tipos

de circuitos y temas

contemplados.

UNIDAD II. ELECTROSTÁTICA

Objetivo: Identificar problemas de la vida diaria asociados a la Electricidad empleando

el SI, concepciones referentes a fuerzas y campos eléctricos, mediante la formulación

que nos permita la demostración de las características y clases de cargas eléctricas en

un sistema de referencia ubicado en la naturaleza del fenómeno electrostático

demostrando cooperación y participación en los temas impartidos dentro del aulas de

clases.

Sistema de

conocimientos

Sistema de habilidades Sistema de Valores



13

Sistema de

conocimientos

Sistema de habilidades Sistema de Valores

Electrostática.

Modelos atómicos de la

materia.

Ley de Coulomb y principio

de superposición.

Concepto de campo eléctrico,

líneas de campo eléctrico y

principio de superposición.

Cálculo de campos eléctricos

para distribuciones discretas

y continuas de carga.

Movimiento de partículas

cargadas en campos

eléctricos.

Caracterizar los elementos

constitutivos de la materia.

Diferenciar las tipologías

de cargas eléctricas,

masas y cargas eléctricas.

Aplicar ley de Coulomb en

sistemas de cargas

referidos al plano.

Resolver problemas

aplicando el principio de

superposición.

Resolver diagramas de

campos eléctricos con

cargas propuestas.

Desarrollar ejercicios y

problemas del movimiento

de partículas cargadas.

Cooperación y

participación en los

temas impartidos dentro

del aula de clases.

UNIDAD III. POTENCIAL ELÉCTRICO Y CAPACITORES

Objetivo: Resolver problemas del entorno natural que impliquen aspectos relacionados

a la Energía Eléctrica y Capacitancia, mediante la aplicación de criterios sobre

potencial, diferencia de potencial, principios de la conservación de la energía

almacenada en capacitores cargados y las combinaciones de los mismos en circuitos

mixtos para la experimentación de procesos sistémicos en los que se simulen circuitos

de capacitores en serie y en paralelo, desarrollando ética investigativa al desarrollar

proyectos, trabajos, tareas que son medios para su profesionalización.

Sistema de

conocimientos Sistema de habilidades

Sistema de

Valores


14

Sistema de

conocimientos Sistema de habilidades

Sistema de

Valores

Potencial eléctrico y energía

potencial eléctrica.

Relación potencial eléctrica

campo eléctrico para

distribuciones discretas y

continúas de carga.

Cálculo de la capacitancia para

las diferentes geometrías.

Energía almacenada en un

capacitor y su relación con el

campo eléctrico.

Identificar las variables y

diferencia el potencial

eléctrico y la energía

potencial eléctrica.

Determinar las

distribuciones discretas y

continuas de carga.

Determinar las

características de los

capacitores, tipologías y

aplicaciones.

Resolver ejercicios de

capacitores en serie y en

paralelo. Calcula la

capacitancia equivalente en

combinaciones mixtas.

Ética investigativa al

desarrollar

proyectos, trabajos,

tareas, que son

medios para su

profesionalización.

Unidad IV: Magnetismo

Objetivo: Clasificar los diversos fenómenos Magnéticos que se provocan en la

naturaleza por medio de leyes o principios de Electromagnetismo y la utilización de

magnitudes y fórmulas para la obtención de características en los campos y fuerzas

magnéticas en el movimiento de partículas cargadas, demostrando constancia y

exactitud en el uso de las leyes y principios del magnetismo.

Sistema de


Revisión histórica, e

interpretación de los

conceptos relacionados con

el magnetismo.

Interacción del campo

magnético con partículas

cargadas y corrientes

eléctricas (fuerza, torques y

Identificar las

concepciones históricas

de la evolución de

magnetismo.

Analizar las fuerzas,

torques y momentos

magnéticos.



15

Sistema de


momentos magnéticos).

Las fuentes de campo

magnético.

Ley de Ampere y sus

aplicaciones.

La ley de Biot Savart.

Flujo magnético y ley de

Gauss para el campo

magnético.

La ley de Faraday para

campos electromagnéticos

dependientes del tiempo y

sus aplicaciones

(generadores y motores).

Las ecuaciones de Maxwell y

sus implicaciones

tecnológicas.

Auto inductancia e

inductancia mutua y su

relación con circuitos AC.

Determinar las fuentes de

campos magnéticos.

Reconocer las variables

intervinientes en la ley de

Ampere.

Aplicar la Ley de Biot

Savart en problemas

propuestos.

Identificar diagramas de

flujo magnético en la

aplicación de la Ley de

Gauss.

Determinar el

funcionamiento de

circuitos a través de la Ley

de Faraday.

Relacionar la tecnología

aplicada a redes con las

ecuaciones de Maxwell.

Identificar las variables en

la formulación de

inductancia en los

circuitos AC.

Constancia y exactitud

en el uso de las leyes y

principios del

Magnetismo.

Unidad V: Ondas Electromagnéticas

Objetivo: Establecer los fenómenos que se provocan por ondas electromagnéticas

aplicando leyes, principios, ecuaciones en espectros magnéticos que nos permitan la

diagramación de los tipos de ondas en situaciones problemáticas propuestas,


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demostrando puntualidad en la entrega de trabajos y actividades encomendadas a su

cargo.

Sistema de


Ecuaciones de Maxwell y

ondas electromagnéticas.

Ondas electromagnéticas

planas y la velocidad de la

luz.

Ondas electromagnéticas

sinusoidales.

Vector Poynting

Espectro electromagnético.

Reconocer las variables

de la Ecuación de Maxwell

en ondas

electromagnéticas.

Relacionar la velocidad de

la luz en ondas

propagadas en un medio

de carácter

electromagnético.

Identificar diagramas

Sinusoidales de ondas.

Identificar los vectores

Poynting en problemas de

aplicación práctica.

Identificar los espectros

electromagnéticos en la

resolución de circuitos

electromagnéticos.

Puntualidad en la

entrega de trabajos y

actividades

encomendadas a su

cargo.

VII. ORIENTACIONES METODOLÓGICAS Y DE ORGANIZACIÓN DE LA ASIGNATURA.

Las clases se desarrollarán, tomando en cuenta el siguiente proceso:

• Controles de lectura: Se indica la temática a trabajarse al estudiante, el mismo

que tiene que revisar el sustento teórico para compartir en la sala de clase.

• Resúmenes de clase: El estudiante en cada clase tomará apuntes de las partes

esenciales, las mismas que serán validadas la clase siguiente mediante

preguntas simples por participación voluntaria.

• Actividades extra clase: Consisten en resolución de sistemas de ejercicios o

problemas propuestos por cada temática.

• Talleres o actividades intra clase: Se entregará un material de apoyo teórico el

mismo que se lo debe de resolver con el direccionamiento del docente,



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respetando los niveles de asimilación: Familiarización, Reproducción, Producción

y Creación.

• Participación activa en la pizarra: Esta se desarrollará de acuerdo a la temática,

por participación voluntaria o elección al azar, para la validación de procesos y

algoritmos de resolución.

• Trabajos de investigación: Consiste en procesos de carácter investigativo en el

cual el estudiante pone de manifiesto su creatividad al proponer organizadores

gráficos, con ejemplos y caracterizaciones del sustento teórico de la temática

consultada.

• Trabajos colaborativos: Se formarán grupos de trabajo para la solución de

problemas propuestos usando a mediación tecnológica para la consecución de

los informes.

• Portafolio: Será revisado por evaluaciones tomadas a los estudiantes (parciales,

finales y supletorias) y servirá como material de apoyo teórico, en el mismo se

acumulará todos los trabajos desarrollados dentro y fuera de clase.

• Correos electrónicos: Se pedirá según lo amerite la temática, él envió de trabajos

vía correo electrónico a [email protected] en las fechas establecidas para la

verificación de resultados de los proyectos integradores.

Para el desarrollo de la asignatura los estudiantes tienen el apoyo de amauta en el cual

se ha subido direcciones de libros de consulta o textos guías.

Los métodos utilizados son:

Método Científico: Cumple procesos sistémicos y sistemáticos desde la observación en

el tratamiento de los fenómenos, validación de las hipótesis y verificación desde la

praxis en relación a las variables estudiadas.

Método Reproductivo: Con la referencia base se propone la reproducción situaciones

problémicas con algoritmos de resolución sencillos, se da las ayudas respectivas por

niveles de asimilación.

Método Explicativo y Método Ilustrativo: El alumno se apropia de conocimientos

elaborados y los reproduce mediante modos de actuación. El docente explica y dirige la

clase mientras el estudiante atiende y asimila los conocimientos. El estudiante ilustra a

través de ejemplos la temática inferida.

Método de Exposición Problemática: Es un método intermedio, pues supone la

asimilación de la información elaborada y de elementos de la actividad creadora. Se

establecen grupos de trabajo, facilita cierta información y permite al estudiante que

contribuya con su creatividad, ejemplifica los algoritmos de resolución de problema y se

colabora con el estandarte para la creación de su propio ejercicio.

Método Productivo: El que permite luego de reproducir situaciones con algoritmos

sencillos producir sus algoritmos de resolución frente a problemáticas en las que no se


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den por completo las directrices para su desarrollo y que ponen de manifiesto

algoritmos a la par de los explicados con sus aportes personales y muy particulares.

Método Heurístico o de Búsqueda parcial de Método Investigativo. - Permite al

estudiante alcanzar conocimientos nuevos, como resultado de la actividad creadora. El

docente estimula a la investigación, y con dicha información realiza talleres de

producción textual y estimula al mismo a crear sus propios ejercicios.

Las Técnicas de Enseñanza se detallan a continuación:

Del interrogatorio: En el uso de preguntas y respuestas para obtener información y

puntos de vista de aplicación de lo aprendido, mediante esta técnica se pretende

despertar y conservar el interés, se exploran experiencias, capacidad, criterio de los

estudiantes y comunicación de ellos.

Del redescubrimiento: Realizar un aprendizaje satisfactorio y efectivo en el cual el

estudiante observa, piensa y realiza.

De la discusión dirigida: Realizar un análisis, una confrontación, una clasificación de

hechos, situaciones, experiencias, problemas, con presencia de docente. Se centra en

la discusión, en el cual se obtienen conclusiones positivas o valederas.

Operatoria: Consiste en realizar actividades de operaciones que permitan el

razonamiento y la comprensión facilitando el aprendizaje

De la resolución de problemas: Permite solucionar problemas matemáticos mediante un

orden lógico, secuencial, práctico y de razonamiento.

Lluvia de ideas: El grupo actúa en un plano de confianza, libertad e informalidad y sea

capaz de pensar en alta voz, sobre un problema, tema determinado y en un tiempo

señalado.

Diálogos simultáneos: Lograr la participación de un gran grupo, dividido en parejas,

respecto a un tema de estudio, trabajo, tarea o actividad.

Conversatorio Heurístico: Busca la participación de los estudiantes desde sus

perspectivas, lo que conocen o pueden conocer a través de un proceso de investigación

en el sitio. Provoca reflexiones socio cognitivas en función del contexto de la

problemática abordada.

Del informe o trabajo escrito: En elaborar pasos para trabajos escritos con estilo propio.

Habrá tres documentos pedagógicos básicos que permiten evidenciar los resultados de

las actividades del trabajo autónomo y de grupos, desarrollados a partir del sílabo de la

asignatura.

• Carpeta con trabajos extra-clase e intra-clase, grupales (hasta 3 a 5 alumnos).

Desarrollo de ejercicios aplicados a la teoría.

• Carpeta de trabajos autónomos. En especial consultas sobre temas especiales y

que hayan sido sustentados demostrando su dominio.

• Registro de avance académico. Revisión de trabajos extra-clase, trabajos

autónomos, lecciones orales en el aula, pruebas escritas y exámenes escritos.

Evidencia el cumplimiento y la calidad del trabajo.



19

VIII. RECURSOS DIDÁCTICOS

Básicos: marcadores, borrador, pizarra de tiza líquida.

Audiovisuales: Computador, proyector, celulares inteligentes, tabletas, laptops y

laboratorio de computación.

Técnicos: Materiales de apoyo complementarios, Sistemas de ejercicios de

aplicación práctica, Documentos de apoyo, Separatas, texto básico, guías de

observación, tesis que reposan en biblioteca.

IX. SISTEMA DE EVALUACIÓN DE LA ASIGNATURA

El sistema de evaluación será sistemático y participativo, con el objetivo de adquirir las

habilidades y destrezas cognitivas e investigativas que garanticen la calidad e

integridad de la formación profesional. Para la respectiva evaluación se valorará la

gestión de aprendizaje propuestos por el docente, la gestión de la práctica y

experimentación de los estudiantes, y la gestión de aprendizaje que los estudiantes

propondrán mediante la investigación.

Se tomó como referencia el Reglamento del Sistema Interno de Evaluación Estudiantil

para proceder a evaluar la asignatura, de esta manera se toma como criterio de

evaluación la valoración de conocimientos adquiridos y destrezas evidenciadas dentro

del aula de clases.

Cada alumno deberá demostrar lo aprendido en cada una de las unidades académicas,

y de esta manera esté apto para desenvolvimiento profesional.

Por ello desde el primer día de clases, se presentará las unidades didácticas y los

criterios de evaluación del proyecto final. Se determina el objeto de estudio, que en este

caso son los fenómenos electromagnéticos y todos los puntos que esta conlleva para

su aprobación. La asignatura dentro del proyecto establece las comunicaciones entre

torres de radio enlace o medios generadores de magnetismo en las redes de

telecomunicaciones.

Se explica a los estudiantes que el semestre se compone de dos parciales con una

duración de diez semanas de clases cada una, en cada parcial se evaluará sobre cinco

puntos las actividades diarias de las clases, trabajos autónomos, trabajos de

investigación, actuaciones en clases y talleres; sobre dos puntos un examen de parcial

que se tomará en la semana diez y semana veinte. De esta manera cada parcial tendrá

una nota total de siete puntos como máximo. El examen final compone un proyecto

integrador de asignaturas en donde se expondrá un proyecto que tiene una valoración

de tres puntos. Por consiguiente, el alumno podrá obtener una nota total de diez puntos.

Una vez que el estudiante exponga su proyecto integrador y defienda las preguntas

propuestas por el tribunal, será notificado en ese momento la nota obtenida y se

procederá a la respectiva firma de constancia.

Dentro de las equivalencias de notas se clasifican de la siguiente manera:

- 10,00 a 9,50: excelente


20

- 9,49 a 8,50: muy bueno

- 8,49 a 8,00: bueno

- 7,99 a 7,00: aprobado

- 6,99 a menos: reprobado

Los estudiantes deberán alcanzar un puntaje mínimo de 7,00 puntos para aprobar la

asignatura, siendo de carácter obligatorio la presentación del proyecto integrador.

Si el estudiante no alcance los 7,00 puntos necesarios para aprobar la asignatura,

deberá presentarse a un examen supletorio en la cual será evaluado sobre diez puntos

y equivaldrá el 60% de su nota final, el 40% restante corresponde a la nota obtenida en

acta final ordinaria de calificaciones.

Aquellos estudiantes que no podrán presentarse al examen de recuperación son

quienes estén cursando la asignatura por tercera ocasión, y aquellos que no hayan

alcanzado la nota mínima de 2,50/4 en la nota final, o aquellos que hubiesen reprobado

por faltas del 25% o más en la asignatura impartida.

Los parámetros específicos de evaluación del presente proyecto o actividad de

vinculación de la asignatura son los siguientes:

- Especificación de los tipos de cable a utilizar 0,50 puntos

- Normas de Seguridad Eléctrica 0,50 puntos

- Generalidades Eléctricas 0,50 puntos

- Uso adecuado de la terminología 0,50 puntos

El parámetro general de evaluación del presente proyecto o actividad de vinculación de

la asignatura es el siguiente:

- Dominio del contenido 0,50 puntos

- Redacción y coherencia del Proyecto 0,50 puntos

TOTAL 3,00

La nota obtenida en la asignatura sobre el proyecto o actividad de vinculación será la

suma de los parámetros antes mencionados y se sumará directamente al promedio

antes obtenido sobre 7 puntos, obteniendo de esa manera una calificación total sobre

10 puntos.

El estudiante no conforme con la nota del proyecto integrador podrá solicitar mediante

oficio una recalificación y obtendrá respuesta del mismo en un plazo no mayor a tres

días hábiles.

El docente tendrá un plazo de 48 horas para socializar las calificaciones obtenidas

luego se asentará en las actas finales y se procederá a recoger la firma de los

estudiantes.



21

Los proyectos presentados serán sometidos a mejoras o corrección si el caso lo amerita

con la finalidad de ser presentadas en la feria de proyectos científicos que el Instituto

Superior Tecnológico Ismael Pérez Pazmiño lanzará cada año.

X. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA Y COMPLEMENTARIA

LINARES, H. (Linares.H., 2013).H. (2013). Fisica la Enciclopedia. Peru: Rubiños

Segunda Edicion.

LLIGUICHUZHCA, D. (2018). Guia didactica Electricidad y Magnetismo. Machala.

PEREZ. TERREL. (2002). Fisica Teoria y Practica. Peru: San Marcos.

SERWAY, FAUGGHN. (2001). Fisica General. Mexico: Pearson Quinta Edicion.

TIMOTE; SALVADOR. (2008). Compedio de Fisica . Peru: San Marcos.

Machala, 29 de Octubre del 2019

Elaborado por: Revisado por: Aprobado por:


Docente

Ing. José Arce Apolo

Coordinador de carrera de

Redes y Telecomunicaciones

Dra. María Isabel

Jaramillo

Vicerrector

Fecha:29 de Octubre de

2019

Fecha: 29 de Octubre del

2019

Fecha:


DOCENTE


22

ORIENTACIONES PARA EL USO DE LA GUÍA DE ESTUDIOS

Antes de empezar con nuestro estudio, debes tomar en cuenta lo siguiente:

1. Todos los contenidos que se desarrollen en la asignatura contribuyen a tu

desarrollo profesional, ética investigativa y aplicación en la sociedad.

2. El trabajo final de la asignatura será con la aplicación de la metodología de

investigación científica.

3. En todo el proceso educativo debes cultivar el valor de la constancia porque no

sirve de nada tener una excelente planificación y un horario, si no eres

persistente.

4. Para aprender esta asignatura no memorices los conceptos, relaciónalos con la

realidad y tu contexto, así aplicaras los temas significativos en tu vida personal y

profesional.

5. Debes leer el texto básico y la bibliografía que está en el syllabus sugerida por el

docente, para aprender los temas objeto de estudio.

6. En cada tema debes realizar ejercicios, para ello debes leer el texto indicado

para después desarrollar individual o grupalmente las actividades.

7. A continuación, te detallo las imágenes relacionadas a cada una de las

actividades:

Imagen

Significado

Sugerencia

Talleres

Reflexión



23

Tareas

Apunte clave

Foro

Resumen

Evaluación

8. Animo, te damos la bienvenida a este nuevo periodo académico.


24

DESARROLLO DE ACTIVIDADES

Unidad Didáctica I

Título de la Unidad Didáctica I:

ELECTRODINÁMICA

Introducción de la Unidad Didáctica I:

El término electrodinámica se utiliza para describir el movimiento de cargas eléctricas

que pasan de un átomo a otro, utilizando como medio de desplazamiento un material

conductor como, por ejemplo, un metal. La mayor parte de las aplicaciones prácticas de

la electricidad se refieren a las corrientes eléctricas tales como, la batería de una

linterna al suministrar corriente al filamento del foco o bombilla cuando el interruptor se

coloca en posición de encendido. Gran parte de electrodomésticos funcionan con

corriente alterna, en estos casos el flujo de cargas eléctricas se lleva a cabo en un

conductor, como por ejemplo un alambre de cobre por el cual fluirá la corriente eléctrica

dentro del circuito.

Cuando aplicamos a cualquier circuito eléctrico una diferencia de potencial, tensión o

voltaje, suministrado por una fuente de fuerza electromotriz, las cargas eléctricas o

electrones comienzan a moverse a través del circuito eléctrico debido a la presión que

ejerce la tensión o voltaje sobre esas cargas, estableciéndose así la circulación de una

corriente eléctrica.

En este tema se explican las leyes y relaciones más importantes que rigen el

comportamiento de las corrientes eléctricas en los conductores.

Objetivo de la Unidad Didáctica I:

Describir las variables de las diferentes leyes de la electricidad aplicando los principios

fundamentales y formulación correctamente establecida para lograr un dominio de la ley

de Ohm, la ley de Kirchhoff, alcanzando de esta manera orden, criticidad y creatividad

en la implementación de circuitos con resistores.



25

Organizador grafico de la Unidad Didáctica I:

Electrodinámica

Corriente Eléctrica

Partes de un Circuito eléctrico básico

Ley de Ohm, Potencia y

Energía Eléctrica

Clasificación de los circuitos según sus

características

Leyes de Kirchhoff

Corriente continua

Corriente alterna

Identificar los elementos en circuitos reales

Ejercicios Aplicando la Ley de Ohm, potencia y

energía

Circuito Serie

Ley de Nodos

Circuito Paralelo

Circuito Mixto

Ley de Mallas


26

1.1 Corriente Eléctrica

La corriente eléctrica es el movimiento de cargas eléctricas a través de un conductor

dentro de un circuito eléctrico cerrado. La corriente eléctrica puede ser continua o

alterna.

1.1.1 Corriente continua

El flujo de corriente eléctrica se da en un solo sentido y se designa con las siglas DC

(Direct Current).

1.1.2 Corriente alterna

El flujo eléctrico se da en dos sentidos y se designa con las siglas AC (Alternating

Current).

1.2 Partes de un Circuito Eléctrico Básico

Fuente o generador. - Proporciona la corriente

eléctrica.

Conductores. - Permite que la corriente eléctrica

vaya de un elemento a otro del circuito.

Elementos de mando o control. - Permite abrir o

cerrar a voluntad el paso de la corriente eléctrica.

Receptores. - Son los elementos que transforman la

energía eléctrica en otro tipo de energía.



27

1.3 La ley de Ohm

En la ley de Ohm existe una relación fundamental entre las magnitudes básicas de

todos los circuitos, y es:

Es decir, la intensidad que recorre un circuito es directamente proporcional a la tensión

de la fuente de alimentación e inversamente proporcional a la resistencia en dicho

circuito, esta relación se conoce como la ley de Ohm.

Ejemplos aplicando la ley de Ohm:

Calcular la intensidad de la corriente que tiene una resistencia de y que está

alimentada por una batería de 30V.

Calcular el voltaje entre dos puntos de un circuito por el que pasa una corriente de 4A y

presenta una resistencia de 10 .

Calcular la resistencia en un circuito de corriente de 5A y tiene una diferencia de

potencial 11v.

Se plantearon ejercicios para su resolución, se deberá aplicar la ley de Ohm y

determinar los valores solicitados en cada ejercicio. Cada parámetro de

resistencia, voltaje o corriente debe estar con su respectiva unidad de medida.


28

Triangulo para facilitar la aplicación de la ley de Ohm.

1.4 Potencia Eléctrica

Es la cantidad de energía consumida por un receptor y su unidad de medida es el vatio

o watts.

1.5 Energía Eléctrica

Es la cantidad de energía consumida por un receptor en un determinado tiempo y su

unidad de medida es en vatios hora.

E= Energía [Wh]

P= Potencia [W]

t= tiempo [h]

Ejemplo:

Una bombilla de 40 W está encendida durante 10 h. Calcular la energía que ha

consumido.

Por una bombilla circula una corriente de 0.5 A cuando está conectada a una batería de

9 V. Calcular la energía consumida en una hora?

P= 40 W t= 10 h E=?



29

1.6 Clasificación de los Circuitos según sus características

Los circuitos se pueden clasificar según sus características en: circuito serie, circuito

paralelo, circuito mixto.

1.6.1 Circuito Serie

Es aquel en el que dos o más elementos se predisponen de manera que la salida de

uno es la entrada del siguiente. Cuando un dispositivo de los que se encuentran

conectados en serie falla, todos los demás se quedaran también sin energía eléctrica.

Características de los circuitos en Serie

RT= R1+ R2+ R3…… +Rn (La resistencia total será = a la suma de todas las

resistencias parciales.)

VT= V1+ V2+ V3…….+Vn (El voltaje total será = a la suma de todos los voltajes

parciales.)

IT= I1= I2= I3…………=In (La corriente total será = en todos los puntos del circuito.)

I= 0.5 A V= 9 V E=? t= 1 h

Se realizará foros constantemente sobre cada tema, para reforzar los

conocimientos que deben ser adquiridos

Revisar la plataforma Amauta constantemente ya que en este caso se enviara

ejercicios de potencia y energía para su resolución.


30

VT= 1.428 + 2.856 + 7.14 + 3.57

VT= 14.994 V

1.6.2 Circuito Paralelo

Esta conexión es la más utilizada por ser la más estable, ya que la tensión será la

misma en todos los puntos del circuito y la intensidad de corriente se divide para cada

uno de los receptores conectados. Para reconocer este tipo de conexión debemos

saber que tiene sus entradas conectadas a un mismo punto y sus salidas al otro mismo

punto.

RT= 2+ 4+ 10+ 5

RT= 21



31

Características de los circuitos en Paralelo

1.6.3 Circuito Mixto

Es una combinación de varios elementos conectados tanto en serie como en paralelo,

estos pueden conectarse de la manera que sea dentro del circuito, siempre y cuando se

utilicen los dos diferentes sistemas: serie y paralelo.

Características de los circuitos Mixtos

A la parte serie del circuito, se le aplica lo estudiado para los circuitos serie.

Al comparar los resultados de la IT intensidad total podemos evidenciar que

tienen valores aproximados, y esto se debe a que no se está trabajando con

todos los decimales al momento de realizar los cálculos, si deseamos que los

cálculos sean exactos, se debe trabajar con todos los decimales.


32

A la parte paralelo del circuito, se le aplica lo estudiado para los circuitos en paralelo.

Al comparar los resultados de la IT, VT podemos evidenciar que tienen valores

aproximados, y esto se debe a que no se está trabajando con todos los

decimales al momento de realizar los cálculos, si deseamos que los cálculos

sean exactos, se debe trabajar con todos los decimales.

Se plantearon ejercicios de circuitos con conexión Serie, Paralelo y Mixto.

Deben resolver los ejercicios y demostrar las características de cada tipo de

circuito, y realizar la comprobación.





33

1.7 Leyes de Kirchhoff

1.7.1 Primera ley de Kirchhoff o Ley de Nodos

En cualquier nodo, la suma de las corrientes que entran en ese nodo es igual a la suma

de las corrientes que salen. De forma equivalente, la suma algebraica de todas las

corrientes que pasan por el nodo es igual a cero.

∑ I Ingresan = ∑ I salen

Nodo. - Punto del circuito donde se une más de un terminal de un componente

eléctrico.

De tal manera, se debe identificar cuáles son las corrientes que ingresan y cuáles son

las corrientes que salen del nodo. Por ejemplo:

EJEMPLO:

I1 Ingresa

I2

I3

I2, I3 Salen

del nodo

∑ I Ingresan = ∑ I salen I1 = I2 + I3


34

1.7.2 Segunda ley de Kirchhoff o Ley de Mallas

La segunda ley de Kirchhoff o ley de mallas, nos dice que la sumatoria de los voltajes

dentro de un circuito cerrado tiene que ser igual a cero.

Ejemplo: Resolucion por Determinantes



35

Recuerden que al resolver los ejercicios que tengan más de dos mallas o dos nodos, se encontraran con un sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas, los cuales se pueden resolver mediante

Resolver ejercicios propuestos enviado a la plataforma AMAUTA, aplicando la ley de nodos y mallas de Kirchhoff.




36

Actividades de aprendizaje de la Unidad Didáctica I:

Actividad de Aprendizaje 1 de Unidad Didáctica I:

Identificar las unidades de medida básicas de electricidad, resolver circuitos mixtos y aplicar las leyes estudiadas en la unidad didáctica.

Actividad de Auto-evaluación de la Unidad Didáctica I:

Investigar la utilidad de la electricidad y el magnetismo en la carrera de Redes y

Telecomunicaciones y realizar un informe detallado sobre el electromagnetismo en las

telecomunicaciones.

Para la evaluación de la primera unidad deben tomar en cuenta todos los temas revisados, teoría y los ejercicios.



37

Unidad didáctica II

Título de la Unidad Didáctica II:

ELECTROSTÁTICA

Introducción de la Unidad Didáctica II:

La electricidad puede existir como carga estacionaria, conocida como electricidad

estática; también puede estar en movimiento y fluyendo, conocida como corriente

eléctrica. Las partículas subatómicas tales como los protones y electrones, poseen

cargas eléctricas minúsculas. En tiempos relativamente recientes, la humanidad ha

aprendido a almacenar el poder de la electricidad. Este poder, y los muchos tipos de

circuitos y dispositivos eléctricos que el hombre ha inventado, han transformado el

mundo de manera radical. La electricidad también juega un papel importante en el

mundo natural, cuando se generan poderosos rayos que producen señales que se

desplazan a través de nuestros nervios.

El magnetismo va de la mano con la electricidad. Algunos materiales, tales como el

hierro, son atraídos por imanes, mientras que otros, como el cobre, ignoran su

influencia. Describimos el movimiento de objetos influenciados por imanes en términos

de campos magnéticos. Sabemos que los imanes tienen polo norte y polo sur, y que

polos iguales se repelan entre sí, mientras que polos opuestos se atraen. La

electricidad y el magnetismo son dos caras de una simple fuerza fundamental. Al

acelerar un imán se producirá una corriente eléctrica, si varías el flujo de electricidad, se

origina un campo magnético.


38

Objetivo de la Unidad Didáctica II: Identificar problemas de la vida diaria asociados a

la Electricidad empleando el SI, concepciones referentes a fuerzas y campos eléctricos,

mediante la formulación que nos permita la demostración de las características y clases

de cargas eléctricas en un sistema de referencia ubicado en la naturaleza del fenómeno

electrostático demostrando cooperación y participación en los temas impartidos dentro

del aulas de clases.

Organizador Gráfico de la Unidad Didáctica II:

Electrostática

Conceptos Generales

Ley de Coulomb

Campo Eléctrico

Movimiento de cargas en un campo eléctrico

Flujo Eléctrico

Estructura de la Materia

Estructura del Átomo

Ejercicios aplicando la ley de Coulomb

Intensidad de Campo Eléctrico

Principios y Formulación

Formulación para flujo eléctrico

Ejercicios sobre

movimiento de cargas

Resolución de ejercicios

básicos

La Electrostática

Líneas de Campo Eléctrico

Principio de Superposición



39

2.1 Conceptos Generales

Electricidad. - Movimiento de electrones a través de un conductor. El electrón es un

elemento del átomo que está cargado negativamente.

Magnetismo. - Conjunto de fenómenos atractivos y repulsivos producidos por los

imanes y las corrientes eléctricas.

El fenómeno de atracción se da entre elementos cargados negativamente y

positivamente o viceversa, es decir polos contrarios se atraen.

El fenómeno de repulsión se da entre dos elementos que tengan el mismo tipo de

carga, sea esta positiva o negativa.

Usos del magnetismo: motores, brújulas, dispositivos de almacenamiento,

telecomunicaciones, etc.

Emisor Receptor

(Tx) Medio (Rx)

Un ejemplo que cabe puntualizar es el de las redes de comunicaciones a través de las ondas electromagnéticas, siguiendo el esquema emisor, medio y receptor.


40

2.2 Estructura de la Materia

Definimos a la materia como, todo lo que ocupa un lugar en el espacio y tiene peso.

La materia está conformada por moléculas a su vez estas están conformadas por

átomos los mismos que están constituidos por electrones y núcleo (protones y

neutrones).

2.3 Estructura del Átomo

Electrones. - Giran alrededor del núcleo en su

órbita y tienen carga eléctrica negativa.

Núcleo. - Está conformado por protones y

neutrones.

Protones. - Tiene carga eléctrica positiva.

Neutrones. - Tiene carga eléctrica neutra.

Todos los átomos de cualquier cuerpo tienen

cargas eléctricas, pero en los cuerpos predomina

la carga neutra.

La cantidad de electrones y protones en un átomo me permite determinar la carga

eléctrica de él, así tenemos que:

• Si el número de electrones es mayor que el de protones el átomo tiene carga

negativa.

• Si el número de protones es mayor que el de electrones el átomo tiene carga

positiva.

• Si la cantidad de electrones y protones es igual el átomo tiene carga neutra.

Podemos afirmar que el proceso del electrón de girar en su órbita se origina por la

atracción que se da entre él y la carga positiva del núcleo del átomo.

2.4 La Electrostática

Es una rama de la física que estudia las interacciones entre cuerpos cargados

eléctricamente, que se encuentran en reposo.

MATERIA MOLECULAS ATOMOS

• Electrones (-)

• Protones (+)

• Neutrones ( )

• Núcleo



41

2.4.1 Proceso de electrización

Es un procedimiento que permite que un cuerpo que se encuentra eléctricamente

neutro adquiera carga eléctrica de algún tipo puede ser por fricción, contacto o

inducción.

Por Fricción: Se requieren dos cuerpos eléctricamente neutros,

al friccionarse entre sí produce paso de electrones de un cuerpo

a otro, aquel que reciba más electrones quedara cargado

negativamente y aquel que ceda más electrones quedara

cargado positivamente.

Por Contacto: Aquí se necesita un cuerpo previamente

cargado y otro con carga neutra y el procedimiento sería

poner los cuerpos en contacto, lo que sucede es que

mientras los cuerpos estén en contacto la carga total que

existe entre los cuerpos se divide proporcionalmente.

Por Inducción: De igual manera se requiere de un cuerpo

cargado eléctricamente y otro neutro al estar cargado uno de

los cuerpos si se lo acerca al otro cuerpo sin tener contacto se

producirá el efecto de inducción.

Realizar experimento mediante alguno de los métodos de electrización, realizar

video y enviarlo mediante correo o Whpp, se debe evidenciar que ustedes

realizan el video, es decir, deben salir como autores propios de su experimento.


42

2.5 La Ley de Coulomb

Esta ley nos describe la fuerza entre dos cargas puntuales en reposo, nos dice que, si

tenemos dos cargas puntuales Q1, Q2, situadas a una distancia d aparece una fuerza

eléctrica entre ellas tal que: la fuerza entre ambas cargas tendrá una dirección que

coincide con una línea recta imaginaria que une las dos cargas.

Ley Cualitativa. Ley Cuantitativa.

F= Fuerza (N)

k= Constante de Coulomb = 2

2

9109

C

Nm

q= Cargas eléctricas (C)

d= distancia (m)

CpCbPicocoulom

CnCbNanocoulom

CCmbMicrocoulo

CmCbMilicoulom

12

9

6

3

1011

1011

1011

1011

−

−

−

−

→→

→→

→→

→→

mdmDecímetro

mcmCentímetro

mmmMilímetro

3

2

3

1011

1011

1011

−

−

−

→→

→→

→→

Algo importante que se debe tomar en consideración es que la ley de Coulomb

es válida desde distancias de muchos kilómetros hasta distancias tan pequeñas

como las existentes entre protones y electrones en un átomo.





43

Ejemplos:

Determinar la fuerza que actúa sobre las cargas eléctricas q1= 5 C y q2= 16 C que

se encuentran en reposo y a una distancia de 2 m.

Determinar la fuerza que actúa sobre las cargas eléctricas q1= 18 C y q2= - 25 C

que se encuentran a una distancia de 3m.

Los signos de las cargas eléctricas únicamente son utilizados para determinar si

las fuerzas “F” son de atracción o repulsión. Cabe recalcar que cargas con

signos iguales se repelen y cargas con signos diferentes se atraen

Desarrollar ejercicios propuestos en la plataforma AMAUTA, en el cual

encontraran ejercicios planteados referentes a la Ley de Coulomb, recuerden

colocar las unidades de medida e interpretar sus respuestas.




44

2.6 Campo Eléctrico

Definición. - Lugar del espacio en donde interactúan las fuerzas eléctricas.

2.6.1 Intensidad del Campo eléctrico.

La intensidad del campo eléctrico (E→) en un punto es una magnitud vectorial que

representa la fuerza eléctrica (F→) que actúa por unidad de carga testigo (q), situada

en dicho punto. Mientras más cerca estén las cargas eléctricas mayor será la

Intensidad.

F= Fuerza [N]

q= Carga eléctrica [C]

E= Intensidad del Campo [N/C]

2.6.2 Líneas de Campo Eléctrico

Las líneas de campo eléctrico son abiertas, salen siempre de las cargas positivas o del

infinito y terminan en el infinito o en las cargas negativas. El número de líneas que salen

de una carga positiva o entran en una carga negativa es proporcional a dicha carga.

CARGA POSITIVA CARGA NEGATIVA

En la figura se muestran

las líneas de campo de

una carga POSITIVA, se

muestra claramente que

las líneas de campo

(flechas) van “hacia

afuera” de la carga.

En la figura se muestran

las líneas de campo de

una carga NEGATIVA,

se muestra claramente

que las líneas de campo

(flechas) van “hacia

dentro” de la carga.

F= q. E



45

Entre dos cargas de la misma polaridad las líneas de campo eléctrico nunca se tocarán.

Si entre las cargas eléctricas se determina una distancia, la formula a emplearse sería

la siguiente:

E= Intensidad [N/C]

K= Constante de Coulomb

q= Carga Eléctrica [C]

r= Distancia [m]

Ejercicios:

1.- Hallar la intensidad del campo eléctrico en el aire generado por una carga q= 5 NC a

una distancia de 30 cm.

R// la intensidad del campo eléctrico a una distancia de 30 cm es de 500

2

2

C

Nm

Líneas de campo eléctrico

alrededor de dos cargas:

una positiva y una

negativa.

La dirección de las líneas de campo se indica por una flecha y es igual al vector

E (intensidad de campo eléctrico). Es importante conocer que dos líneas de

campo no se pueden cruzar entre sí.



Revisar la plataforma amauta, se enviara ejercicios sobre intensidad de campo

eléctrico y demás parámetros, los cuales deberán despejar su formula general.


46

2.7 Principio de Superposición

El principio de superposición sucede cuando dos o más cargas ejercen fuerza

simultáneamente sobre una tercera carga, la fuerza total es la suma vectorial de las

fuerzas o Intensidades (E) que las dos cargas ejercen individualmente, tal como se

muestra en la fórmula.

Ejemplos con superposición:

Se tiene dos cargas fuente q1= 5 x 10-6 C, q2= 2,5 x 10-6 C como se muestran en la

figura ¿Calcular la intensidad del campo eléctrico en el punto P suponiendo que esta es

una carga de prueba y está ubicada en el origen del plano cartesiano?

R// La intensidad total en el punto “P” es igual a 48600

FT= F1 + F2 + F3 +….. Fn Sumatoria de Fuerzas

ET= E1 + E2 + E3 +….. En Sumatoria de Intensidades

Es importante identificar que una carga de prueba SIEMPRE la consideraremos

de signo positivo, y de esa manera determinaremos si se atrae o repele con

respecto a las demás cargas del sistema.



47

2.8 Movimiento de cargas en un Campo Eléctrico Uniforme.

Para establecer un campo eléctrico uniforme las líneas de campo deben ser todas en la

misma dirección y con la misma separación. Esta condición se logra al colocar dos

placas con signo contrario a una misma distancia.

Si en un campo existe una fuerza neta, en alguna dirección también existirá una

aceleración por lo que la velocidad no es constante y estaríamos hablando del

movimiento rectilíneo uniformemente acelerado.

En Física sabemos que F=m*a (Fuerza= masa*aceleración) por lo tanto:

Si recordamos las ecuaciones del Movimiento uniformemente acelerado, la velocidad de

la carga será:

Y la posición de la partícula:


48

Ejemplos con movimiento de partículas:

Un electrón se encuentra en reposo en un campo eléctrico uniforme con una intensidad

de campo de 2x10-4 N/C creado por dos planos paralelos con cargas opuestas, situadas

a 3cm de distancia. Inicialmente el electrón se encuentra en el plano negativo ¿Con que

velocidad llegara al plano positivo?

R// El electrón tendría una VF al llegar a la placa positiva de 14521,080 m/s.

Revisar la Plataforma Amauta se enviara ejercicios sobre movimiento de

partículas en campos eléctricos uniformes.



49

2.9 Flujo Eléctrico

El flujo eléctrico se representa por medio del número de líneas de campo eléctrico que

pasa a través de alguna superficie, por ejemplo:

Como se aprecia en las figuras anteriores el número de líneas de campo que pasan a

través de una superficie determinada, depende de la orientación de esta superficie.

El flujo del campo eléctrico a través de cualquier superficie cerrada es igual a la carga

que contenga dentro de la superficie. Dividido por la constante o permitividad.

=

=

==

=

=

C

NE

mA

C

Nm

2

2

Flujo Eléctrico

Área

Intensidad de Campo

Eléctrico

= A. E




50

Si la superficie considerada no es perpendicular al campo y esta forma un ángulo con el

campo eléctrico, el número de líneas que cruzan el área “A” la cual es perpendicular al

campo A’ y el flujo será:

Ejemplos:

1) El campo eléctrico vertical de 2X104 N/C se encuentra sobre la superficie de la

tierra, un camión que puede considerarse como un rectángulo de

aproximadamente de 6m de lago y 3m de alto viaja a lo largo de un camino

inclinado de 10° hacia abajo. Determine el flujo eléctrico a través de la base

interior del camión.

= E. A. Cos



51

R // El flujo eléctrico a través de la base interior del camión con las dimensiones antes

descritas y un campo eléctrico de 2x104N/C, es igual a 354530,79Nm2/C.

2) Un disco cuyo radio mide 10 cm está orientado con su vector unitario normal

“n” formando un Angulo de 30° con respecto a un campo eléctrico uniforme “E”

cuya magnitud es de 2x103N/C.

a) Cuál es el flujo eléctrico a través del disco.

b) Cuál es el flujo a través del disco si este se orienta de modo que su normal sea

perpendicular a la intensidad.

c) Cuál es el flujo a través del disco si su normal es paralela a la intensidad.


52

R// El flujo eléctrico que pasa a través de la esfera es igual a 54.386 Nm2/C cuando está

en un ángulo de 30°, 0 Nm2/C cuando está en un ángulo de 90°, 62.8 Nm2/C cuando

está en un ángulo de 0°

Actividades de aprendizaje de la Unidad Didáctica II:

Actividad de aprendizaje 1 de la Unidad didáctica II:

• Plantear 3 ejercicios propios sobre cada tema tratado, resolverlos y enviarlos

mediante correo electrónico.

Actividad de Auto-evaluación de la unidad didáctica II:

Realizar un informe detallado de los temas revisados en la unidad didáctica II, con

ejemplos aplicados.

Resolver los ejercicios planteados en la plataforma AMAUTA sobre la Ley de Coulomb, Movimiento de cargas en campos eléctricos y flujo eléctrico, tomar en cuenta que las evaluaciones son muy similares a los ejercicios propuestos.

En esta etapa de estudio debemos prepararnos para la evaluación de fin de la

unidad y también la evaluación del primer parcial. Repasen los ejercicios

realizados y la teoría revisada.





53

Unidad Didáctica III

Título de la Unidad Didáctica III:

POTENCIAL ELÉCTRICO Y CAPACITORES

Introducción de la Unidad Didáctica III:

Los capacitores son elementos importantes que se encuentran en los circuitos

eléctricos y electrónicos. Estos dispositivos son conocidos como elementos pasivos,

solo son capaces de absorber energía eléctrica. A diferencia de un resistor que disipa

energía, los capacitores la almacenan y la regresan al circuito al que están conectados.

Un capacitor está conformado por dos placas metálicas, enfrentadas y separadas por

un dieléctrico por una mínima distancia, siendo el dieléctrico un material no conductor

de electricidad.

La magnitud del valor de capacidad de un capacitor es directamente proporcional al

área de sus placas e inversamente proporcional a la distancia que las separa, es decir,

cuanto mayor sea el área de las placas, mayor será el valor de capacidad, y cuanto

mayor sea la distancia entre las placas, mayor será la aislación o tensión de trabajo del

capacitor, aunque el valor de capacidad disminuye proporcionalmente cuanto más

separadas estén las placas.

En cuanto a la energía potencial eléctrica, es la energía que tiene una carga eléctrica

debido a su posición en relación con otra u otras cargas eléctricas, el movimiento de las

cargas eléctricas se debe a esta energía. Al separar o juntar dos cargas eléctricas a

una distancia “r” dentro de sus campos eléctricos, se está quitando o dando a las

cargas eléctricas potencial energético, una respecto a la otra. Al soltar esas cargas, van

a atraerse o repelerse, liberando esa energía eléctrica adquirida, también es similar a

dos imanes, pero los imanes será energía magnética.

ENERGÍA

POTENCIAL

ELÉCTRICA

CAPACITORES


54

Objetivo de la Unidad Didáctica III:

Resolver problemas del entorno natural que impliquen aspectos relacionados a la

Energía Eléctrica y Capacitancia, mediante la aplicación de criterios sobre potencial,

diferencia de potencial, principios de la conservación de la energía almacenada en

capacitores cargados y las combinaciones de los mismos en circuitos mixtos para la

experimentación de procesos sistémicos en los que se simulen circuitos de capacitores

en serie y en paralelo, desarrollando ética investigativa al desarrollar proyectos,

trabajos, tareas que son medios para su profesionalización.

Organizador Gráfico de la Unidad Didáctica III:

Potencial Eléctrico y Capacitores

Potencial

Trabajo para trasladar

una carga

El Capacitor

Potencial Eléctrico

Energía Potencial

Resolución de ejercicios y

determinar el trabajo realizado

Capacitor de Placas Paralelas

Campo Eléctrico entre las placas

Capacitores conectados en Serie y

Paralelo



55

3.1 Potencial eléctrico y Energía Potencial

3.1.1 Potencial Eléctrico

Es una magnitud escalar que nos permite obtener una medida del campo eléctrico en

un punto determinado y está dada por la siguiente formula.

V= Potencial Eléctrico

EP= Energía potencial

q= Carga

3.1.2 Energía Potencial

Capacidad para realizar un trabajo.

Ejemplos:

Cuál es el potencial eléctrico creado por una carga fuente de -2 mC en un punto

situado a 5m de ella en el vacío.

R// El potencial eléctrico de una carga es

Calcular la energía potencial de un sistema formado por 2 partículas cuyas cargas

eléctricas de prueba y fuente son iguales a q=2uC Q= 4uC respectivamente y se

encuentran separadas a una distancia de 200cm.

V=


56

R// La energía potencial es de 0.036 Nm

Calcular el potencial eléctrico de una carga que adquiere una energía

R// El potencial eléctrico de una carga es de 62.500 V

3.2 Energía potencial de un sistema de más de dos partículas

Si en lugar de poseer dos cargas puntuales, disponemos de más cargas, podemos

calcular la energía potencial sumando algebraicamente la energía potencial entre cada

pareja de cargas. Por ejemplo. Si disponemos de 3 cargas q1, q2, q3 se obtiene la

siguiente expresión.

Revisar la plataforma Amauta, se enviara ejercicios propuestos sobre Potencial

Eléctrico. No se olviden de colocar las unidades de medida e interpretar las

respuestas de cada ejercicio planteado.



57

Ejemplo:

Cuál es la energía potencial de un sistema formado por 3 partículas cuyas cargas son

dos positivas y una negativa con una magnitud igual a 2 uC que se encuentran

ubicados en los vértices de un triángulo equilátero con un lado igual a 3 cm.

R// La energía potencial de las tres cargas es igual a -1.2 Nm

3.3 Trabajo realizado para trasladar una carga desde un punto “A” a otro “B”

El trabajo que debe realizar un campo eléctrico para trasladar una carga “q” desde un

punto “A” a otro “B” dentro del campo, se obtiene por medio de la siguiente expresión:

W= Trabajo [J], se mide en Joule.

q= Carga [C], se mide en Coulomb.

VA= Voltaje punto A [V], se mide en Voltios.

VB= Voltaje punto B [V], se mide en Voltios.

Datos: q= C

r= 0.02m


58

Ejemplos:

Calcular el trabajo realizado para mover una partícula de 10 uC entre los puntos A y B,

sabiendo que el potencial eléctrico en el punto A es igual a 8V y en el punto B= 4V

R// El trabajo realizado dentro del campo eléctrico es

Una carga de 4 uC se mueve del punto A al B, determinar la diferencia del potencial

VAB si la distancia del punto A la carga es de 20cm y la distancia del punto B a la

carga es de 40cm. Determinar el valor del trabajo realizado por el campo eléctrico al

trasladarse la carga entre estos dos puntos.

R// El valor de trabajo es de



59

3.4 El Capacitor

Un capacitor o condensador es un elemento capaz de almacenar energía eléctrica en

un corto tiempo. El capacitor está compuesto internamente por dos conductores

llamados placas, separadas entre sí por una lámina utilizada para el almacenamiento

de cargas eléctricas, su unidad de medida son los Faradios y su simbología es la

siguiente:

C= capacitores [F]

Tipos de Capacitores.

1. Capacitor de placas paralelas.

2. Capacitor cilíndrico.

3. Capacitor esférico.

3.4.1 Capacitor de Placas Paralelas

Para el capacitor de placas paralelas, la capacitancia se puede calcular con la siguiente

formula:

C= Capacitancia [F], se mide en Faradios.

= Permitividad

A= Área de cualquiera de las placas del capacitor [m2], se mide en metros al cuadrado.

d= Separación entre las placas del capacitor [m], se mide en metros.

3.4.2 Campo eléctrico entre las placas

Los capacitores de placas paralelas que tienen cargas iguales y opuestas crean un

campo uniforme donde:

E= Campo eléctrico


60

Ejemplos:

Dos planos paralelos cargados están separados 2cm y entre ellos existe una

distancia de potencial de 5000 V ¿Cuál es el campo eléctrico que existe entre los

planos?

R// El campo eléctrico que existe entre los dos planos es de

Dos planos paralelos tienen una intensidad de campo eléctrico igual a 750 y se

encuentran separadas entre sí por una distancia de 125 mm ¿Cuál será la

diferencia del potencial entre los planos?

R// La diferencia del potencial entre dos planos es de

Las placas paralelas de un capacitor están separadas por una distancia de 3.28 mm y

cada una tiene una área de 12.2 . Cada placa tiene una carga con magnitud igual a



61

Cuál es la capacitancia.

Cuál es la diferencia de potencial entre las placas.

Cuál es la magnitud de campo eléctrico entre las placas.

R// La capacitancia es de

R// La diferencia del potencial entre las placas es de

R// La magnitud de campo eléctrico entre las placas es de

Se realizará foros constantemente sobre cada tema mediante la plataforma

AMAUTA, para reforzar los conocimientos que deben ser adquiridos

Con el fin de que los temas no sean tan extensos se realizaran lecciones

constantemente.

Revisar la plataforma Amauta, deben realizar ejercicios para calcular la

capacitancia entre las placas de un capacitor.


62

3.5 Condensadores en Serie

La capacidad total de los capacitores conectados en serie se calcula sumando las

inversas de cada una de las capacidades y calculando la inversa del resultado. Es

decir:



63

3.6 Condensadores en Paralelo

La capacidad total de los capacitores en paralelo se calcula sumando las capacidades

de cada uno de los capacitores.


64

Actividades de aprendizaje de la Unidad Didáctica III:

Actividad de aprendizaje 1 de la Unidad didáctica III:

Resolver ejercicios planteados por ustedes, se debe realizar 2 ejercicios por cada tema

revisado y enviarlos mediante correo electrónico.

Actividad de Auto-evaluación de la unidad didáctica III:

Investigación acerca de los usos de capacitores en las telecomunicaciones.

Resolver los siguientes ejercicios sobre capacitores conectados en serie, paralelo, mixtos y potencial eléctrico, los ejercicios estarán subidos en la plataforma AMAUTA.



La lección de fin de unidad será únicamente a partir de la última prueba hasta el

último tema revisado.



65

Unidad didáctica IV

Título de la Unidad Didáctica IV:

Magnetismo

Introducción de la Unidad Didáctica IV:

Una de las fuerzas más importantes de la Física es el Magnetismo, en esta unidad

revisaremos temas como fuentes de campo magnético, las leyes principales como la de

Ampere, Bio Savart, Gauss, Faraday para el campo magnético y las ecuaciones de

Maxwell.

Los imanes producen un campo magnético fuera y dentro del mismo, como se observa

en la figura:

El campo magnético hace referencia a que determinados materiales o partículas

experimentan una fuerza de atracción o repulsión al estar en las inmediaciones del

campo, esto quiere decir que el imán es capaz de generar una fuerza a distancia o, en

otras palabras, sin contacto directo.

Una carga o un conjunto de cargas en movimiento (es decir, una corriente eléctrica)

producen un campo magnético. A continuación, una segunda corriente o carga en

movimiento responde a ese campo magnético, con lo que experimenta una fuerza

magnética.

Objetivo de la Unidad didáctica IV: Clasificar los diversos fenómenos Magnéticos que

se provocan en la naturaleza por medio de leyes o principios de Electromagnetismo y la

utilización de magnitudes y fórmulas para la obtención de características en los campos


66

y fuerzas magnéticas en el movimiento de partículas cargadas, demostrando constancia

y exactitud en el uso de las leyes y principios del magnetismo.

Organizador Gráfico de la Unidad Didáctica IV:

Magnetismo

Campo Magnético

Principales Leyes

Análisis e

Interpretación de las ecuaciones de Maxwell

Fuentes de Campo Magnético

Inducción Magnética

Ley de Biot Savart y

resolución de ejercicios

Flujo Magnético

Ley de Ampere y

resolución de ejercicios

Ley de Faraday, resolución de

ejercicios



67

4.1 Magnetismo

Es una propiedad física que se da entre sustancias magnéticas. Una corriente eléctrica

puede generar un campo magnético, dependiendo de la dirección de la corriente, la

aguja se mueve hacia un lado o hacia el otro, es decir, que se invierte el campo

magnético generado. La imantación y la corriente eléctrica son dos fenómenos

relacionados.

4.2 Campo Magnético

Un campo magnético es la representación matemática del modo en que las fuerzas

magnéticas se distribuyen en el espacio que circunda a una fuente magnética. Esta

fuente puede ser un imán, una carga en movimiento o una corriente eléctrica. Siempre

que exista alguno de estos elementos, habrá un campo magnético a su alrededor, es

decir, un campo de fuerzas magnéticas.


68

Una característica fundamental de los campos magnéticos es que son dipolares,

poseen un polo norte y un polo sur, a los que también se les dice comúnmente polo

positivo y polo negativo. Las líneas de campo magnético salen del polo norte y llegan al

polo sur.

4.3 Fuentes de campo magnético

• Corriente eléctrica

• Ley de Biot Savart

• Ley de Ampere

Un campo magnético tiene dos fuentes que la originan. Una de ellas es una corriente

eléctrica de conducción, que da lugar a un campo magnético estático. Por otro lado,

una corriente origina un campo magnético variante en el tiempo, incluso aunque aquella

sea estacionaria. La relación entre el campo magnético y una corriente eléctrica está

dada por la ley de Ampere.

4.4 Ley de Biot Savart

En 1919 los científicos franceses Jean- Baptiste Biot y Félix Savart descubrieron la

relación entre una corriente y el campo magnético que esta produce. Esta es la

ecuación que determina el cálculo de la ecuación magnética en función de la corriente

eléctrica:



69

4.5 Ley de Ampere

La ley que nos permite calcular campos magneticos a partir de las corrientes electricas

es la Ley de Ampere. Fue descubierta por Andre Ampere en 1826 y su formula es:

La Integral del primer término es la circulación o integral de línea de campo magnético a

lo largo de una trayectoria cerrada.

Donde:

µ0 es la permeabilidad del vacío

ds es un vector tangente a la trayectoria elegida en cada punto

I es la corriente neta que atraviesa la superficie delimitada por la trayectoria, y será

positiva o negativa según el sentido con el que atraviese a la superficie.

4.6 Ley de Faraday

Esta ley nos dice acerca de la variación del campo magnético, cuando este cambia

produce un campo eléctrico que se representa en fuerza electromotriz, como existe un

campo eléctrico aparecerá una corriente, todo esto gracias al campo magnético.

Donde:

N= Numero de vueltas

Φ= BA = Flujo Magnetico

B= Campo magnetico externo


70

A= Area de la bobina

El signo menos denota la ley de Lenz, Fem(Fuerza Electromotriz), es el termino para el

voltaje generado o inducido.

4.7 Ecuaciones de Maxwell

Las ecuaciones de Maxwell en forma integral:

No debemos asustarnos al ver los símbolos de las ecuaciones anteriormente revisadas,

hay que decir que Maxwell es reconocido universalmente como el padre de las

telecomunicaciones modernas. Para comprender mejor el electromagnetismo no

vamos a explicar de dónde o como salen las formulas expuestas, sino que se realizara

de una manera un poco más simple como lo es desde una carga eléctrica, algo que ya

revisamos en esta guía didáctica, enseguida nos viene a la cabeza el modelo de un

átomo que tiene un núcleo formado de protones y neutrones, en torno al cual gira un

cierto número de electrones, también recordamos que los protones tienen carga

positiva y los electrones carga negativa. Todo el electromagnetismo deriva de esa

propiedad fundamental de la materia que es la carga eléctrica.

4.8 El principio de las Telecomunicaciones

Cuando se comprobó la existencia de las ondas electromagnéticas, el impacto que tuvo

Maxwell en las telecomunicaciones fue muy amplio, todos los sistemas de transmisión

de información sobre ondas electromagnéticas (con o sin cables) funciona a base de



71

desplazar cargas eléctricas de modo que su velocidad dibuje la forma de onda

oportuna. La comunicación a través de ondas se da de la siguiente manera, una antena

emisora de radio acelera las cargas de su superficie para generar ondas

electromagnéticas, esas ondas viajan a través del aire, y cuando inciden sobre la

antena de un receptor, ceden parte de su energía a las cargas eléctricas de su

superficie para ponerlas en movimiento, si se consigue que el movimiento de las cargas

en recepción sea un reflejo más o menos fiel del movimiento de cargas en emisión, se

habrá producido la comunicación.

Es importante recordar que se debe manejar una buena zona fresnel cuando se realiza un enlace en las telecomunicaciones, recordando que la obstrucción debe ser 20% o menor y como máximo un 40%. Cualquier desviación que altere el refuerzo de la Zona uno reduce la señal recibida y que debe estar en lo posible libre de obstáculos para tener una señal adecuada.




72

Actividades de aprendizaje de la Unidad Didáctica IV:

Actividad de aprendizaje 1 de la Unidad didáctica IV:

Realizar 2 experimentos aplicando el magnetismo, realizar un video en el que se pueda

evidenciar su presencia (salir en el video como protagonista), y enviarlo por correo o

Whpp.

Actividad de Auto-evaluación de la unidad didáctica IV:

Realizar un informe detallado de los experimentos realizados.

Realizar investigación sobre el magnetismo en las telecomunicaciones y realizar un informe detallado sobre la importancia del mismo para la carrera. La tarea estará subida en la plataforma AMAUTA.

Esta Unidad es mucho más práctica que las anteriores por lo cual la evaluación de unidad será teórica-practica. La práctica puede ser un experimento.

.



73

Unidad didáctica V

Título de la Unidad Didáctica V:

Ondas Electromagnéticas

Introducción de la Unidad Didáctica V:

En esta unidad estudiaremos la propagación de las ondas electromagnéticas y la

propagación de la radiación electromagnética a través del espacio, y sus aspectos

teóricos están relacionados con la solución en forma de onda que admiten las

ecuaciones de Maxwell. A diferencia de las ondas mecánicas, las ondas

electromagnéticas no necesitan de un medio material para propagarse.

Objetivo de la Unidad Didáctica V: Establecer los fenómenos que se provocan por

ondas electromagnéticas aplicando leyes, principios, ecuaciones en espectros

magnéticos que nos permitan la diagramación de los tipos de ondas en situaciones

problemáticas propuestas, demostrando puntualidad en la entrega de trabajos y

actividades encomendadas a su cargo.

Organizador Gráfico de la Unidad Didáctica V:

Ondas Electromagnéticas

Ondas Electromagnéticas y velocidad de la luz.

Medios de transmisión

Ejercicios Básicos

Aplicación de teorías

electromagnéticas

Medios de transmisión guiados

Medios de transmisión NO guiados

Contaminación electromagnética


74

5.1 Ondas electromagnéticas y la velocidad de la luz

Son aquellas ondas que no necesitan un medio material para propagarse. Incluyen,

entre otras la luz visible y las ondas de radio, televisión y telefonía. En relación a la

naturaleza de la luz, queda claro que esta se comporta como una onda

electromagnética. Todas estas se propagan en el vacío a una velocidad constante

muy alta (300000 Km/s).

Las Ondas electromagnéticas se propagan mediante oscilación de campos eléctricos y

magnéticos. Un campo eléctrico variable engendra un campo magnético variable y este

a su vez uno eléctrico, de esta forma las ondas electromagnéticas se propagan en el

vacío sin soporte material.



75

5.2 Medios de Transmisión

Los medios de transmisión son las vías por las cuales se comunican los datos.

Dependiendo de la forma de conducir la señal a través del medio o soporte físico, se

pueden clasificar en dos grupos:

• Medios de transmisión Guiados

• Medios de transmisión No Guiados

5.2.1 Medios de transmisión guiados

Dentro de los medios guiados, los más utilizados en el campo de las

telecomunicaciones y la interconexión de computadores son tres:

- Cable de par trenzado

- Cable Coaxial

- Fibra óptica

5.2.2 Medios de transmisión no guiados

Los medios no guiados o comunicación sin cable transportan ondas electromagnéticas

sin usar un conductor físico, sino que se radian a través del aire. Según el rango de

frecuencias de trabajo, las transmisiones no guiadas se pueden clasificar en tres tipos:

- Ondas de Radio

- Microondas

- Infrarrojo


76

5.3 Contaminación electromagnética

La contaminación electromagnética es causada por la exposición excesiva de las

personas a emisiones electromagnéticas generadas por antenas de telefonía, lineas de

alta tensión, transformadores y otras radiaciones cuyo origen es el propio ser humano.

Estas radiaciones se clasifican en dos tipos:

• Radiaciones ionizantes o radioactivas

• Radiaciones NO ionizantes

5.3.1 Radiaciones ionizantes

Pueden ser en forma de alta energía: rayos X, rayos gamma o en forma de partículas:

Radiación alfa, beta, neutrones.

5.3.2 Radiaciones no ionizantes

En un rango de frecuencias más bajas que las anteriores, incluye la luz visible, rayos

infrarrojos o las radiofrecuencias, y producen efectos térmicos.

Realizar investigación sobre los medios de comunicación en las telecomunicaciones y su forma de transmisión. Realizar un informe detallado. La tarea estará subida en la plataforma AMAUTA.



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Actividad de aprendizaje 1 de la Unidad didáctica V:

• Realizar 1 conexión guiada y 1 no guiada, realizar un video en el que se pueda

evidenciar su presencia (salir en el video como protagonista), y enviarlo por

correo o Whpp.

Actividad de Auto-evaluación de la unidad didáctica V:

Realizar un informe detallado de las conexiones realizados.

En esta etapa de estudio debemos prepararnos para la evaluación del segundo

parcial. Repasen los ejercicios realizados y la teoría revisada.


AMAUTA, para reforzar los conocimientos que deben ser adquiridos.

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Asignatura: Electricidad y Magnetismo Docente: Diego …instipp.edu.ec/instipp/assets/pdf/guias/redes/rt-s1... · 2020. 6. 5. · Organizador grafico de la Unidad Didáctica I: