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INSTITUTO DE ENSEÑANZA SUPERIOR Nº 6017
«PROF. AMADEO R. SIROLLI»
PROGRAMA FÍSICA II
CARRERA: TECNICATURA SUPERIOR EN ELECTRÓNICA
PLAN DE ESTUDIO: según Resolución 3360/10 del Ministerio de Educación
de la Provincia de Salta.
AÑO: 2012
ÁREA: Campo de Formación de Fundamento
CURSO: 2º Año
DIVISIÓN: única
ASIGNATURA: Física II
PROFESOR RESPONSABLE: Juan Miguel Castillo
REGIMEN DE LA ASIGNATURA: Anual
CANTIDAD DE HORAS: 4 (cuatro) semanales
CONDICIONES PARA REGULARIZAR LA MATERIA.
Para obtener la condición de alumno regular, el alumno debe
1.
Rendir y aprobar dos parciales o sus respectivas recuperaciones, con un
mínimo de sesenta (60) puntos sobre cien (100) posibles.
2.
Asistir como mínimo a un 70 % de las Clases según lo estipulado en el
artículo N° 34 del RAM.
3.
INASISTENCIAS: La inasistencia a un examen parcial deberá ser
debidamente justificada dentro de los 5 días hábiles posteriores al examen. Los
estudiantes cuya inasistencia esté justificada o los que no aprueben el examen parcial
en su primera instancia, rendirán los respectivos exámenes, en una nueva fecha de
recuperación.
CONDICIONES PARA RENDIR LA ASIGNATURA.
La modalidad del Examen Final Regular será oral o escrita y tendrá en cuenta
el manejo de la totalidad del programa. Los alumnos podrán solicitar la modalidad pero
el tribunal decidirá la misma. La nota mínima para aprobar es de 4 puntos sobre 10.
CONDICIONES PARA LOS ALUMNOS LIBRES
El Examen Final Libre, constará de dos partes:
1.
La primera parte será escrita de contenido práctico, y para aprobar se
deberá resolver correctamente como mínimo el 60 % del examen, lo que equivale a 4
puntos sobre 10.
2.
La segunda parte tendrá las mismas exigencias que el Examen Final
Regular.
3.
La nota final del Examen Final Libre será un promedio de las notas
obtenidas en las dos partes aprobadas con que éste consta.
FUNDAMENTACIÓN
El objeto principal de todas las ciencias, incluyendo la Física, se considera por lo
general como la ordenación de las apariencias complejas que detectan nuestros sentidos.
Esto es, una ordenación de lo que llamamos “el mundo a nuestro alrededor”. Muchas
personas piensan que la ciencia es un proceso mecánico de reunión de datos y creación
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de teorías. No es así, la ciencia es una actividad creadora que en muchos aspectos se
asemeja a las otras actividades creadoras de la mente humana.
Un aspecto importante de la ciencia es la observación de los eventos. La
observación requiere imaginación, porque los científicos nunca pueden incluir todo en
una sola descripción de lo que observan.
Las teorías nunca derivaron en forma directa de las observaciones. Se crean
para explicar observaciones. Son inspiraciones que provienen de las mentes de seres
humanos. Por ejemplo la idea de que la materia esta formada por átomos, la teoría
atómica, no llegó a nosotros porque alguien haya observado átomos. Más bien, la idea
surgió de mentes creativas. La teoría de la relatividad, la teoría electromagnética de la
luz, y la ley de Newton de la gravitación fueron igualmente el resultado de la
imaginación humana.
Durante largo tiempo la ciencia no fue ni más ni menos que un conjunto que se
llamaba filosofía natural. Apenas hace un par de siglos, las diferencias entre física y
química, y entre las ciencias de la vida se hicieron patentes. No es de extrañar que la
física haya influido y haya sido influenciada por otros campos. Por ejemplo los apuntes
de Leonardo da Vinci contienen las primeras referencias a las fuerzas que se presentan
dentro de una estructura, tema que hoy se considera física; pero Leonardo se interesaba
por la relevancia de la arquitectura y la construcción. Los primeros trabajos en
electricidad que condujeron al descubrimiento de la pila eléctrica y la corriente eléctrica
fueron efectuados por un fisiólogo del siglo XVII, Luigi Galvani (1737-1798). Notó la
contracción de las ancas de rana en respuesta a una descarga eléctrica, y después notó
que los músculos se contraían cuando tocaban dos metales diferentes. Al principio se
llamo a este fenómeno “electricidad animal”. Pero poco después se aclaró que la
corriente eléctrica en sí misma podía existir en ausencia de un animal.
No se necesita ser investigador en física para utilizar sus herramientas y
conceptos, sino simplemente pertenecer al universo, y así entender en mayor o menor
grado “el mundo a nuestro alrededor”. En particular cuando nuestra tarea profesional se
alimenta de estos conceptos y herramientas es indispensable conocerlas.
El técnico superior en electrónica trabajará y utilizará en forma continua estos
elementos que nos brinda la Física y, por sobre todo, su imaginación; al igual que la
gente que formó los pilares sobre los que hoy ellos se basan.
Es inconcebible la creación, la utilización y los avances de la electrónica sin el
conocimiento fino de los modelos y teorías que subyacen en ella. Como docentes,
transmitir este conocimiento y motivar la creatividad será nuestra tarea en la formación
integral del alumno y por supuesto incentivarlo a obtener capacitación constante y a la
superación como modo de vida.
OBJETIVOS
Objetivos Generales

Ampliar los conocimientos de Física del alumno obtenidos
Física I y estudios previos.

Entrenar al alumno para reconocer problemas, plantear
soluciones a los mismos.

Inculcar la autonomía ante el material de estudio y las
propuestas que le permita construir su aprendizaje y colaborar con
compañeros.
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a partir de
y ejecutar
actividades
el de sus
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Objetivos Específicos

Adquirir el concepto de interacción, repasando el de interacción
gravitatoria y ampliándolo al de interacción electromagnética y nuclear.

Conocer los pilares físicos sobre los que se basa la electrónica, por
ejemplo: Ley de Kirchoff, Ley de Ohm, campos y ondas electromagnéticas,
potenciales, electrón, sólidos, teoría de bandas entre otros.
CONTENIDO
UNIDAD 1: Carga y campo eléctrico. Ley de Gauss.
Electrostática. Carga eléctrica y estructura de la materia. Electrón, protón, neutrón.
Principios de conservación y cuantización de la carga. Conductores, aisladores. Carga
por inducción. Polarización. Ley de Coulomb. Unidad de carga. Principio de
Superposición de fuerzas eléctricas: cargas puntuales. Campo eléctrico. Acción a
distancia. Modificación de las propiedades del espacio que rodea una carga. Carga de
prueba. Campo vectorial. Electrón en un campo uniforme. Trayectoria. Cálculos de
campos eléctricos. Principio de superposición de campos. Distribuciones de cargas:
puntuales, lineal, superficial y volumétrica. Densidades de carga. Línea con carga,
anillo, disco y láminas paralelas de carga opuesta. Líneas de campo. Dipolo eléctrico.
Momento dipolar. Fuerza y momento de torsión. Simetría. Carga y flujo eléctrico.
Superficie cerrada. Cálculo del flujo eléctrico. Flujo a través de
un disco, un cubo, una esfera. Ley Gauss. Aplicaciones de la ley de Gauss. Campo de
cargas de: una esfera conductora, una línea, un plano infinito, entre placas paralelas, una
esfera aislante (maciza o hueca). Cargas en conductores.
UNIDAD 2: Potencial eléctrico
Energía potencial eléctrica. Casos de campo uniforme y dos cargas puntuales.
Conservación de energía con fuerzas eléctricas. Energía potencial con varias cargas
puntuales. Potencial eléctrico. Unidad. Distintos casos. Superficies equipotenciales.
UNIDAD 3: Capacidad y dieléctricos
Capacitores y capacitancia. Unidad. Distintas geometrías. Capacitores en serie y en
paralelo. Almacenamiento de energía en capacitores. Energía del campo eléctrico.
Densidad de energía eléctrica. Dieléctricos. Constante dieléctrica. Carga inducida y
polarización. Permitividad. La ley de Gauss en los dieléctricos.
UNIDAD 4: Corriente y circuitos de corriente continua.
Corriente eléctrica. Velocidad de deriva. Unidad de corriente. Densidad de corriente.
Resistividad. Ley de Ohm. Superconductividad. Resistencia. Fuerza electromotriz y
circuitos. Fuente de fem. Resistencia interna. Tensión de bornes. Energía y potencial en
circuitos eléctricos.
Resistencias en serie y en paralelo. Reglas de Kirchhoff. Instrumentos de medición
eléctrica.
Galvanómetro de d’Arsonval, Amperímetro, Voltímetro. Circuitos R-C. Carga y
descarga de un capacitor. Constante de tiempo.
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UNIDAD 5: Campo magnético
Magnetismo. Imanes. Campo magnético. Fuerza magnética. Unidades. Líneas de campo
magnético y flujo magnético. Flujo magnético y ley de Gauss del magnetismo. Unidad
de flujo. Movimiento de partículas con carga en un campo magnético. Fuerza magnética
sobre un conductor que transporta corriente. Fuerza y momento de torsión en una espira
con corriente. Momento dipolar magnético. Funcionamiento de los imanes. El motor de
corriente continua. Campo magnético de una carga en movimiento. Campo magnético
de un elemento de corriente. Ley de Biot y Savart.
Campo magnético de un conductor recto que transporta corriente. Fuerza entre
conductores paralelos. Campo magnético de una espira circular de corriente. Ley de
Ampere. Aplicaciones de la ley de Ampere. Magnetismo en la materia. Materiales
magnéticos. Paramagnetismo. Magnetización. Permeabilidad. Susceptibilidad.
Constante de Curie. Diamagnetismo. Ferromagnetismo. Dominios. Histéresis.
UNIDAD 6: Inducción electromagnética
Experimentos de inducción. Ley de Faraday. Fem y corrientes inducidas en una espira.
Generador simple. Ley de Lenz. Fuerza electromotriz de movimiento. Campos
eléctricos inducidos. Corriente de desplazamiento y ecuaciones de Maxwell.
Inductancia. Energía de campo magnético. Densidad de energía magnética. Circuitos
RL, LC y RLC en serie. Corriente Alterna. Fasores. Resistencia y reactancia. Potencia
en alterna.
UNIDAD 7: Ondas electromagnéticas. La luz.
Ecuaciones de Maxwell y ondas electromagnéticas. Carga acelerada. Ondas
electromagnéticas planas y velocidad de la luz. Ondas electromagnéticas sinusoidales.
Ondas electromagnéticas en la materia: índice de refracción. Energía y cantidad de
movimiento de las ondas electromagnéticas. Flujo de energía electromagnética y vector
de Poynting. Intensidad de la radiación. Espectro electromagnético. La luz como onda
electromagnética. Dispersión de la luz blanca. Polarización. Filtros. Interferencia de la
luz de dos fuentes. Difracción.
UNIDAD 8: Fundamentos de la Mecánica Cuántica.
Cuantización de la carga: experiencia de Thomson. Cuantización de la energía:
radiación de cuerpo negro. Ley de Stefan-Boltzmann. Ley de desplazamiento de Wienn.
Teoría de Planck. Cuantos de energía. Efecto fotoeléctrico: Ecuación de Einstein. Efecto
Compton. Experiencia de Rutherford. Espectros atómicos. Modelo de Bohr del átomo
de hidrogeno. Emisión y absorción. Principio de correspondencia. Rayos X. Dualidad
onda-corpúsculo. Hipótesis de de Broglie: difracción de partículas. Experiencia de
Davisson y Germer. Principio de indeterminación de Heisenberg.
UNIDAD 9 Mecánica cuántica ondulatoria.
Función de onda y densidad de probabilidad. Ecuación de Schrödinger independiente
del tiempo. Estados estacionarios. Aplicaciones en una dimensión: partícula libre, caja
de potencial, escalón de potencial, barrera de potencial. Oscilador armónico.
UNIDAD 10: Elementos de Mecánica Estadística.
Macroestados y microestados. Equilibrio termondinámico. Mecánica estadística clásica:
distribución de Maxwell-Boltzmann. Aplicación: gases ideales. Mecánica estadística
cuántica: Partículas distinguibles e indistinguibles, criterio de distinguibilidad de
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partículas idénticas, distribución de Bose-Einstein. Aplicación: radiación de cuerpo
negro y gas de Fotones. Estadística de Fermi. Principio de exclusión de Pauli:
consecuencias. Distribución de Fermi-Dirac. Nivel de Fermi. Densidad de estados.
Aplicación: gas de electrones. Emisión espontánea y estimulada: el laser.
UNIDAD 11: Sólidos.
Enlaces moleculares: moléculas homonucleares y heteronucleares. Sólidos cristalinos.
Tipos de enlaces en sólidos: covalente, iónico, de hidrógeno, van der Waals, metálico.
Periodicidad y simetría. Red espacial. Celdas. Concepto de banda de conducción. Teoría
cuántica de los electrones en redes periódicas. Tipos de sólidos: conductores, aisladores
y semiconductores. Diodos, transistores y fet.
METODOLOGÍA DE TRABAJO
Algunas metodologías a utilizar son:
La elaboración por parte del estudiante de una carpeta teórica – práctica y de
trabajos prácticos. La exposición y la orientación por parte del docente en la resolución
de actividades, ejercicios, prácticos y de la teoría incluyendo ejemplos para cada tema
a tratar.
Se incentivará la consulta bibliográfica y la búsqueda de ejercicios y problemas
adicionales en libros específicos e internet.
Se propondrán trabajos prácticos que incluirán actividades de aprendizaje
incluyendo aspectos conceptuales, ejercicios y problemas.
Se realizarán exámenes breves llamados “coloquios” con la finalidad de que el
alumno mantenga un ritmo de aprendizaje, que el docente encuentre cuáles son los
errores comunes, cuáles son las debilidades de los alumnos en la adquisición de su
aprendizaje para poder así intervenir a tiempo y realizar nuevas estrategias didácticas a
llevar a cabo en clase para solucionar dificultades en el aprendizaje del estudiante.
EVALUACIÓN
Evaluación Formativa: Durante el proceso de enseñanza-aprendizaje,
permitiendo la retroalimentación de la práctica con vistas a su mejoramiento.
Evaluación Sumativa: En cada coloquio y en cada parcial, estableciendo el
progreso del alumno.
CRITERIOS DE EVALUACIÓN:

Interpretación de consignas.

La adecuación de las respuestas tanto a las preguntas y ejercicios
planteados, como a los contenidos desarrollados en la materia.

Solvencia en el uso de la terminología física.

Participación activa y reflexiva en clase.

Respeto por el trabajo y las producciones en el aula.
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BIBLIOGRAFÍA
1) Alonso-Finn. (1976) “Física Vol. III. Fundamentos cuánticos y estadísticos”. Fondo
Educativo Interamericano.
2) Alonso y Finn 10 : Física, Vol. II, FEI.
3) Beiser. “Conceptos de Física Moderna”.
4) Bueche, F.: "Física para estudiantes de Ciencias e Ingeniería", McGraw-Hill.
5) De Paul. (1996) “El universo subatómico”. Apuntes del curso de perfeccionamiento.
Departamento de Física. Facultad de Ciencias Exactas. UNSa.
6) De Paul, I. Vilte, M. (2001) “Apuntes de Física Moderna”. Trayecto de Actualización
Disciplinar en Física. Departamento de Física. Facultad de Ciencias Exactas. Unas:Salta
7) Eisberg. ( “Fundamentos de Física Moderna”.
8) Giancoli, D. (1994) “Física”. Prentice-Hall Hispanoamericana: México
9) Resnick R. y Halliday D. (1984) FISICA - Tomo II Ed. Compañía Editorial
Continental: México.
10) Sears, Zemansky, Young y Freedman: Física Universitaria con Física Moderna.
Vol. 2.
11) Serway, R. (1992) “Física”, T. II, Mc Graw-Hill: Méjico.
12) Tipler, Paul. A. (1992) FISICA - Tomo II. Editorial Reverté. Tercera Edición:
Barcelona.
13) Tipler, P. (1989) “Física Tomo III. Física Moderna” Ed. Reverté: Barcelona.
14) Undécima edición. (2005) Pearson Educación: México.
Nota: Internet permite encontrar numerosos temas desarrollados en español, inglés y
otros idiomas. También interesantes videos y animaciones.
Para cada uno puede introducirse palabras clave en el buscador Google, teniendo la
precaución de realizar una lectura crítica o consultar al profesor una opinión sobre
el artículo encontrado.
------------------------------Dip. Juan Miguel Castillo
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