teoremas_circuitos_electricos

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA

DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS

PROGRAMA SINTÉTICO CARRERA: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica

ASIGNATURA: Teoremas de Circuitos Eléctricos SEMESTRE: Cuarto

OBJETIVO GENERAL: El alumno empleará Teoremas de Circuitos Eléctricos para la solución de redes de corriente alterna y corriente directa en el estado permanente. CONTENIDO SINTÉTICO: I. Estructuras de dos terminales. II. Teoremas de redes. III. Valores medios y potencia. IV. Resonancia. V. Redes con multifrecuencias. VI. Redes de dos puertos. VII. Circuitos Trifásicos. METODOLOGÍA: Exposición de temas específicos por parte del profesor. Investigación de conceptos por parte del alumno. Formación de grupos coordinados por el profesor para la solución de ejercicios. Uso de recursos audiovisuales. Realización de tareas y trabajos extra clase. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Se aplicarán tres exámenes departamentales. Participación en actividades individuales y de equipo. Practicas de laboratorio. Tareas y trabajos extra clase. BIBLIOGRAFÍA: Bustamante, Llaca E., Modern Analysis of Alternating Current Networks, Volumen I, Editorial Limusa Wiley, S. A. México, D. F., Segunda reimpresión 1971, 318 páginas. Bustamante, Llaca E., Modern Analysis of Alternating Current Networks, Volumen II Editorial Limusa Wiley, S. A. México, D. F., Primera reimpresión 1967, 586 páginas. Jiménez, Garza Ramos F., Problemas de Teoría de los Circuitos, Volumen I, Editorial Limusa. México, D. F., 1996, 288 páginas. Jiménez, Garza Ramos F., Problemas de Teoría de los Circuitos, Volumen II, Editorial Limusa. México, D. F., 1996, 286 páginas. Benítez, Serrano I., Teoría de los Circuitos, Volumen II, Academia de Circuitos Eléctricos, ICE - ESIME - Zacatenco, México, D. F., 2001, 167 páginas. Edminister Joseph A. Circuitos Eléctricos, Mc. Graw-Hill México D.F. 1995., 285 paginas.



Escuela S uperior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica CARRERA: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica OPCIÓN: COORDINACIÓN: DEPARTAMENTO: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica

ASIGNATURA: T eoremas de Circuitos Eléctricos SEMESTRE: Cuarto CLAVE: CRÉDITOS: 10.5 VIGENTE: Agosto 2004 TIPO DE ASIGNATURA: T eórico – práctica. MODALIDAD: Escolarizado.

TIEMPOS ASIGNADOS HORAS/SEMANA/TEORÍA: 4.5 HORAS/SEMANA/PRÁCTICA: 1.5 HORAS/SEMESTRE/TEORÍA: 81 HORAS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 27 H0RAS/TOTALES: 108

PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academias de circuitos eléctricos, unidades Culhuacan y Zacatenco. REVISADO POR: Subdirecciónes académicas unidades Culhuacan y Zacatenco. APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar Ing. Fermín Valencia Figueroa y Dr. Alberto Cornejo Lizarralde

AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del Consejo General Consultivo del IPN



ASIGNATURA : Teoremas de Circuitos Eléctricos CLAVE HOJA: 2 DE 11

FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA

Esta asignatura está enfocada fundamentalmente a capacitar al estudiante de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica para el análisis de redes eléctricas y cubrir las necesidades de la propia carrera en sus diferentes opciones: Electrónica, Control, Comunicaciones, Computación y Acústica ya que en estas especialidades es necesario manejar adecuadamente los conceptos teóricos - práctico de los temas impedancia y admitancia de redes de dos terminales, teoremas de redes, potencia, resonancia, así como analizar redes con multifrecuencias, redes de dos puertos y circuitos trifásicos. Para cursar esta asignatura el alumno deberá tener aprobada la asignatura de Circuitos de CA y CD y es antecedente del curso Análisis de Transitorios.

OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno empleará Teoremas de Circuitos Eléctricos para la solución de redes de corriente alterna y corriente directa en el estado permanente.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS

FÍSICO MATEMÁTICAS

ASIGNATURA: Teoremas de Circuitos Eléctricos CLAVE: HOJA: 3 DE 11

No. UNIDAD I NOMBRE: Estructuras de dos Terminales

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno calculará voltaje en circuito abierto, corriente en corto circuito, impedancia y admitancia equivalente de una red de dos terminales.

HORAS

T P EC

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

Impedancia y admitancia de una estructura pasiva de dos terminales. Reducción de estructuras pasivas conectadas en serie o paralelo. Voltaje en circuito abierto y corriente en corto circuito de estructuras de dos terminales activas. Impedancia y admitancia equivalente de estructuras activas pasificadas. Ejemplos.

Subtotal

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5 7.5

1.5

1.5

3.0

6.0

6.0

1B, 3B, 4B

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información, por parte del alumno, sobre redes de dos terminales pasivas y activas, impedancia y admitancia de estas redes. Exposición individual o por grupo de la información obtenida contando con la ayuda del profesor que se auxiliará de material didáctico moderno a su alcance. Realización de tareas y trabajos extra clase.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN. El contenido de las unidades I, II y III serán evaluados en el primer examen departamental y contará con el 70% Las prácticas realizadas en el laboratorio, los ejercicios realizados en clase y extra clase, la exposición de temas de investigación en forma grupal o individual. contarán con el 30%.




No. UNIDAD II NOMBRE: Teoremas de Redes

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno utilizará los teoremas fundamentales de redes, que facilitan el análisis al representar una red activa por sus circuitos equivalentes

HORAS

T P EC

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

Teorema de Thevenin. Teorema de Norton. Teorema de intercambio de fuentes.

Teorema de superposición.

Dualidad.

Ejemplos. Subtotal

3.0

3.0

1.5

1.5

1.5

10.5

1.5

1.5

3.0

9.0

9.0

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

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información de los Teoremas de Circuitos por parte del alumno. Formación de grupos coordinados por el profesor para la solución de ejercicios con la aplicación de los Teoremas. Uso de recursos audiovisuales. Realización de tareas y trabajos extra clase. Simulación de circuitos por medio de computadora.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El contenido de las unidades I, II y III serán evaluados en el primer examen departamental y contará con el 70% Las prácticas realizadas en el laboratorio, los ejercicios realizados en clase y extra clase, la exposición de temas de investigación en forma grupal o individual. contarán con el 30%.




No. UNIDAD III NOMBRE: Valores Medios y Potencia

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno calculará los valores medios de funciones senoidales y potencia.

HORAS

T P EC

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

Valores medios de 1° y 2° orden. Potencia compleja, aparente, real y reactiva.

Factor de potencia. Teorema de máxima transferencia de potencia

real Ejemplos.

Subtotal

3.0

3.0

3.0

3.0

1.5

13.5

1.5

3.0

4.5

9.0

9.0

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

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de conceptos de valor medio de funciones por parte del alumno. Formación de grupos coordinados por el profesor para la solución de ejercicios y discusión de sus resultados. Uso de recursos audiovisuales. Realización de tareas y trabajos extra clase. Simulación de circuitos por medio de computadora. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El contenido de las unidades I, II y III serán evaluados en el primer examen departamental y contará con el 70% Las prácticas realizadas en el laboratorio, los ejercicios realizados en clase y extra clase, la exposición de temas de investigación en forma grupal o individual. contarán con el 30%.




No. UNIDAD IV NOMBRE: Resonancia

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno calculará y graficará el comportamiento de circuitos resonantes.

HORAS

T P EC

4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

4.6

Dependencia de la frecuencia. Resonancia y antirresonancia. Resonancia de un circuito RLC. Serie y Paralelo

El factor de calidad, ancho de banda y selectividad de

un circuito resonante. Resonancia de circuitos de dos ramas. Ejemplos.

Subtotal

1.5

1.5

3.0

3.0

1.5

1.5

12.0

1.5

1.5

3.0

12.0

12.0

1B,2B, 3B, 4B, 5C,6C,8C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información de los conceptos de resonancia y antirresonancia por parte del alumno. Formación de grupos coordinados por el profesor para la solución de ejercicios y análisis de los resultados. Uso de recursos didácticos modernos. Realización de tareas y trabajos extra clase. Simulación de circuitos por medio de computadora. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El contenido de las unidades IV y V será evaluado en el segundo examen departamental y contará con el 70% Las prácticas realizadas en el laboratorio, los ejercicios realizados en clase y extra clase, la exposición de temas de investigación en forma grupal o individual. contarán con el 30%.




No. UNIDAD V NOMBRE: Redes con Multifrecuencias

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno calculará las respuestas en redes con señales periódicas no senoidales

HORAS

T P EC

5.1

5.2

5.3

5.4

5.5

Redes con fuentes periódicas no senoidales.

Series de Fourier. Red auxiliar de CD. Red auxiliar de CA. Valores efectivos de corriente, voltaje y potencia

real. Ejemplos.

Subtotal

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

7.5

1.5

1.5

3.0

9.0

9.0

1B, 2B,3B, 4B, 5C,6C,8C,9C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información sobre conceptos de fuentes periódicas no senoidales, por parte del alumno. Formación de grupos coordinados por el profesor para la solución de ejercicios y análisis de los resultados, usando recursos didácticos modernos. Simulación de circuitos por medio de computadora. Realización de tareas y trabajos extra clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El contenido de las unidades IV y V será evaluado en el segundo examen departamental y contará con el 70% Las prácticas realizadas en el laboratorio, los ejercicios realizados en clase y extra clase, la exposición de temas de investigación en forma grupal o individual. contarán con el 30%.




No. UNIDAD VI NOMBRE: Redes de dos Puertos

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno caracterizará las redes de dos puertos mediante diferentes tipos de parámetros y sus circuitos equivalentes correspondientes.

HORAS

T P EC

6.1 6.2 6.3 6.4 6.5

6.6 6.7

6.8 6.9

6.10

Concepto de una red de dos puertos. Fuentes controladas o aparentes. Ecuaciones y representaciones con parámetros Z. Ecuaciones y representaciones con parámetros Y. Ecuaciones con parámetros de transmisión directa

e inversa. El transformador ideal. Ecuaciones y representaciones con parámetros híbridos directos e inversos. Equivalencias entre parámetros. Conexiones fundamentales entre redes de dos puertos. Ejemplos.

Subtotal

1.5 1.5 3.0 3.0 1.5

1.5 3.0

1.5 1.5

3.0 21.0

1.5 1.5 1.5

1.5 1.5

7.5

18.0

18.0

1B, 3B, 4B, 7C, 8C,9C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información sobre parámetros de redes de dos puertos, por parte del alumno. Formación de grupos coordinados por el profesor para la solución de ejercicios y análisis de los resultados usando recursos didácticos modernos. Simulación de circuitos por medio de computadora. Realización de tareas y trabajos extra clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El contenido de las unidades VI y VII será evaluado en el tercer examen departamental y contará con el 70% Las prácticas realizadas en el laboratorio, los ejercicios realizados en clase y extra clase, la exposición de temas de investigación en forma grupal o individual. contarán con el 30%.




No. UNIDAD VII NOMBRE: Circuitos Trifásicos

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno diferenciará y calculará conexiones existentes en circuitos trifásicos.

HORAS

T P EC

7.1

7.2

7.3

7.4

7.5

Fuentes conectadas en Delta y en Estrella Conexiones de fuentes – carga Cargas balanceadas y desbalanceadas Relaciones de potencia Ejemplos

Subtotal

3.0

1.5

1.5

1.5

1.5

9.0

1.5

1.5

3.0

9.0

9.0

1B, 5C, 6C,7C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información sobre circuitos trifásicos, por parte del alumno. Formación de grupos coordinados por el profesor para la solución de ejercicios y análisis de los resultados usando recursos didácticos modernos. Simulación de circuitos por medio de computadora. Realización de tareas y trabajos extra clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El contenido de las unidades VI y VII será evaluado en el tercer examen departamental y contará con el 70% Las prácticas realizadas en el laboratorio, los ejercicios realizados en clase y extra clase, la exposición de temas de investigación en forma grupal o individual. contarán con el 30%.




RELACION DE PRÁCTICAS

PRACT.

No.

NOMBRE DE LA PRÁCTICA

UNIDAD

DURACIÓN

LUGAR DE REALIZACIÓN

1

2

3

4

5

6

7

Estructuras de dos terminales activas y activas pasificadas. Teoremas de redes. Potencia. Resonancia. Multifrecuencias. Redes de dos puertos. Circuitos Trifásicos Todas las practicas se efectuarán con instrumentos y se simularan con equipo de cómputo.

Total

I II

III

IV

V

VI

VII

3.0

3.0

4.5

3.0

3.0

7.5

3.0

27.0

Laboratorio de circuitos




PERÍODO

UNIDAD

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

1

2

3

I, II, III

IV, V

VI VII

Examen departamental para la parte teórica 70%, prácticas de laboratorio 30%. Examen departamental para la parte teórica 70%, prácticas de laboratorio 30%. Examen departamental para la parte teórica 70%, prácticas de laboratorio 30%. La evaluación final del curso es el promedio de las tres calificaciones anteriores siempre y cuando el alumno cumpla con los requisitos establecidos en el Reglamento de Estudios Escolarizados para los niveles medio superior y superior.

CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA 1

2

3

4

5

6

7

8

9

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Bustamante Llaca Enrique. Modern Analysis of Alternating Current Networks. Volumen I y II. Editorial Limusa Wiley, S.A. México, 1971. Páginas 1-319 y 320-586 Jiménez Garza Ramos Fernando. Problemas de Teoría de los Circuitos. Volumen I y II Editorial Limusa México, D.F., 1996. Páginas 1-288 y 1-286 Benítez Serrano Ismael. Teoría de los Circuitos. Volumen II. Academia de Circuitos. ICE-ESIME-Zacatenco, México, 2003. Páginas 1-167 Herrera Rojas Juan. Teoría de Circuitos. Editorial ESIME, México, 1983. Páginas 1-322 Edminister Joseph A. Circuitos Eléctricos. Editorial Mc.Graw-Hill, México, 1997. Páginas 1-285 Boylestad Robert L. Análisis Introductorio de Circuitos. Editorial Prentice Hall, México,1997. Páginas 1-1068 Valkenburg Van. Análisis de Redes. Editorial Limusa México, 1999. Páginas 1-582 Hayt William H. Análisis de Circuitos en Ingeniería. Editorial Mc Graw Hill, México, 1992. Páginas 1-630 Nilsson James W. Circuitos Eléctricos. Editorial Prentice Hall, México,1997. Páginas 1-959



PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA

1. DATOS GENERALES

ESCUELA: Superior de ingeniería mecánica y eléctrica

CARRERA: Ingeniería en comunicaciones eléctricas y electrónica SEMESTRE Cuarto

ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA

ACADEMIA: Circuitos Eléctricos ASIGNATURA: Teoremas de Circuitos Eléctricos

ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Ingeniería Eléctrica, Comunicaciones y Electrónica 2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno empleará Teoremas de Circuitos Eléctricos para la solución de redes de corriente alterna y corriente directa en el estado permanente. 3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS EXPERIENCIA

PROFESIONAL HABILIDADES ACTITUDES

Matemáticas aplicadas a la ingeniería. Física, Química. Computación Básica.

Experiencia Profesional en la Industria, de preferencia en Laboratorio Haber impartido clases Formación pedagógica

Dominio de la asignatura Manejo de grupos Comunicación (transmisión del conocimiento) Capacidad de Análisis y Síntesis Motivación al alumno Manejo de materiales didácticos Creatividad

Tener vocación por la docencia. Honestidad, Tolerancia y Ética Ejercicio de la crítica fundamentada. Respeto (buena relación maestro-alumno) Responsabilidad científica Espíritu de colaboración Superación docente y profesional.

ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ Ing. Andrés Carmona Blando M. en C. Alberto Paz Gutiérrez Ing. Fermín Valencia Figueroa Ing. Adrian Pantle Abris Ing. Guillermo Santillán Guevara Dr. Alberto Cornejo Lizarralde ______________________ _________________________ _________________________ PRESIDENTES DE ACADEMIA SUBDIRECTORES ACADÉMICOS DIRECTORES DE LAS UNIDADES

FECHA: 26-Abril de 2004.

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