Download 1022_Electrotecnia - Universidad de Mendoza

UNIVERSIDAD DE MENDOZA – FACULTAD DE INGENIERÍA
CARRERA
INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA
CURSO
2 AÑO
MATERIAS CORRELATIVAS:
0004 Cálculo II
ASIGNATURA
ELECTROTECNIA
CÓDIGO
1022
ÁREA
Tecnologías Básicas
ULTIMA REVISIÓN
Marzo de 2014
AÑO LECTIVO 2014
Profesor Titular: Ing. Miguel Ángel Escudero
Profesor Asociado:
Profesores Adjuntos: Ing. Alfredo Araujo
Jefes de trabajos prácticos:
Carga Horaria Semanal:
5
Carga Horaria Total:
75
OBJETIVOS:

Conocer y comprender los fenómenos eléctricos y magnéticos que existen en la
naturaleza.

Conocer, relacionar y aplicar las leyes y reglas que rigen los fenómenos físicos
electromagnéticos, en la solución de problemas áulicos.

Comprobar experimentalmente las leyes y reglas que rigen los fenómenos
electromagnéticos.

Desarrollar con la profundidad adecuada y el rigor físico necesario los conceptos
científicos de la Electrotecnia.

Adquirir destreza y habilidad en el planteamiento, análisis y resolución de los problemas
teóricos de la electrotecnia y su aplicación a la realidad concreta.

Desarrollar hábitos de trabajo, orden, prolijidad, claridad e interpretación de los
conceptos físicos aprendidos y su relación con las expresiones matemáticas que los
representan o expresan.

Participar activamente en la elaboración del propio aprendizaje.

Desarrollar la capacidad del razonamiento lógico, intuitivo y deductivo.

Reforzar actitudes de responsabilidad, compromiso y honestidad.
PROGRAMA ANALÍTICO
CAPITULO 1: Campo Eléctrico y Fuerza
Tema A - Origen del Campo Eléctrico: 1.A.1 - La estructura del átomo; masas, carga
eléctrica y fuerzas. 1.A.2 - Electrización por frotamiento, conductores y aisladores. 1.A.3Carga por inducción, cantidad de electricidad, conservación de la carga. 1.A.4- La Ley de
Coulomb, Sistemas de Unidades y constantes fundamentales.Tema B - El Campo Eléctrico: 1.B.1- Cálculo de Campo Eléctrico: carga puntual, cargas
puntuales alineadas, cargas puntuales en un plano; 1.B.2- Carga distribuida en un cuerpo
continuo: largo conductor recto y anillo circular cargado; 1.B.3- Campo, fuerza y par de
torsión de un dipolo eléctrico.Tema C - Ley de Gauss: 1.C.1 - Líneas de Fuerza, diferentes configuraciones de carga;
1.C.2- Ley de Gauss, carga y flujo eléctrico, la carga encerrada; 1.C.3 - Cálculo del Flujo
Eléctrico, aplicaciones de la Ley de Gauss: un largo conductor recto cargado, campo
entre láminas conductoras con cargas de signo opuesto; 1.C.4 - Campo en conductores
cargados, efecto de puntas, rigidez dieléctrica.CAPÍTULO 2 : POTENCIAL
Tema A - Energía Potencial Eléctrica: 2.A.1- En un Campo Uniforme; 2.A.2- De dos
cargas puntuales; 2.A.2- Conservación de la energía.Tema B - Potencial Eléctrico: 2.B.1- Cálculo del Potencial, de una carga puntual, de
varias cargas puntuales, debido a una distribución continua de cargas, de un conductor
esférico cargado; 2.B.2- Diferencia de Potencial entre placas paralelas con cargas
opuestas; el gradiente de potencial; 2.B.3 - Superficies equipotenciales, reparto de cargas
entre conductores.CAPÍTULO 3: CAPACITORES Y DIELÉCTRICOS
TEMA A: Capacitores: 3.A.1-Capacitores y capacitancia: definición; 3.A.2- Cálculo de la
capacitancia en vacío: condensador plano-paralelo, capacitor esférico y cilíndrico; 3.A.3Capacitores en serie y en paralelo, el capacitor equivalente, red de capacitores; 3.A.4Almacenamiento de energía en los capacitores, la energía del campo eléctrico, densidad
de energía C, transferencia de carga y energía entre capacitores.TEMA B: Dieléctricos: 3.B.1-Propiedad de los dieléctricos: la rigidez dieléctrica; 3.B.2Sustancias polares y no polares, un examen atómico; 3.B.3- Polarización y cargas
inducidas, modelo molecular de las cargas inducidas. 3.B.4- Susceptibilidad, coeficiente
dieléctrico y capacidad específica de inducción. 3. B. 5- Capacitor con y sin dieléctrico;
almacenamiento de energía con y sin dieléctrico.-
CAPÍTULO 4 : INTENSIDAD Y RESISTENCIA
TEMA A: Corriente y Resistencia: 4.A.1- Flujo de carga y la intensidad de corriente, el
sentido convencional. 4.A.2- Densidad de corriente, conductividad y resistividad, unidades.
4.A.3- Velocidad de deriva y el modelo de Drude. 4.A.4- La ley de Ohm: materiales
óhmicos y no óhmicos. 4.A.5- La resistencia eléctrica y su cálculo. 4. A.6- Variación de la
resistencia con la temperatura, el coeficiente de variación  y su signo. 4. A.7- Medición
de la intensidad, la diferencia de potencial y la resistencia (Amperímetros, voltímetros y
óhmetros, su conexión en el circuito). Errores de la medición, conexión corta y larga.
TEMA B : EL CIRCUITO R-C EN C.C.: 4.B.1- El Proceso de carga, ecuación del circuito y
la constante de tiempo; 4.B.2- Variación de la carga, la corriente y el potencial durante la
carga; gráficos de q(t), i(t) y v(t). 4.B.5- Descarga de un condensador cargado, ecuación
del circuito, gráficos de q(t), i(t) y v(t). 4.B.8- Transferencia de energía en un circuito de
c.c. Potencia eléctrica. El calor eléctrico, la ley de Joule. 4.A.9- Pérdidas y rendimiento.TEMA C: Fuerza electromotriz: 4.C.1- Definición, resistencia interna y corriente de
cortocircuito. 4.C.2- La ecuación del circuito: partes de un circuito, símbolos de los
componentes de un circuito, circuito abierto y cerrado. 4.C.3- Diferencia de potencial entre
puntos de un circuito. 4.C.4- Conexión de resistencias en serie, concepto de tensión.
4.C.5- Conexión serie de generadores. 4.C.6- Resistencia de la canalización.TEMA D : CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA: 4.D.1- Corrientes derivadas y la 1ª
Ley de Kirchhoff. 4.D.2- Conexión de resistencias en paralelo. 4.D.3- Conexión en paralelo
de generadores. 4.D.4- Conexión de resistencias en forma mixta, el circuito y la
resistencia equivalente Req. 4.D.5- Corrientes y tensiones parciales en un circuito. 4. D.4La transformación de redes en conexión  a  equivalente y viceversa. 4.D.5- La 2ª Ley
de Kirchhoff. 4.D.6- Reóstatos y resistores variables. 4.D.7- Puente de Wheastone,
puente de hilo o de Kirchhoff: las ecuaciones de equilibrio. 4.D.8- Potencia, motores
eléctricos y rendimiento. 4.D.9- Medidas de la energía y la potencia, el vatímetro, su
conexión en el circuito, los medidores de energía.TEMA E: ANÁLISIS DE CIRCUITOS: 4.E.1- Métodos para resolver circuitos: reducción a
un circuito serie, la regla del reparto de corrientes. 4.E.2- Circuitos de varias fuentes y
varias mallas: leyes de Kirchhoff, convenio de signos. 4.E.3- Método de las corrientes
ficticias de malla o de Maxwell, convenio de signos. 4.E.4- Método de las tensiones
nodales. 4.E.5- Potencia cedida por las fuentes en descarga Pced, potencia absorbida
por las Fem. en carga Pabs, potencia disipada por las resistencias del circuito PRk,
balance energético del circuito.CAPÍTULO 5: MAGNETISMO
TEMA A: El Campo Magnético: 5.A.1- Imanes naturales y artificiales, el electroimán,
polos, el campo magnético terrestre. 5.A.2- Flujo de campo, el vector inducción B. 5.A.3Líneas de fuerza. 5.A.4- Fuerza magnética sobre una carga en movimiento. 5.A.5- Cargas
circulantes, orbitas, el Ciclotrón. 5.A.6- Movimiento de cargas en un gas, la fuerza de
Lorenz y el tubo de rayos catódicos. 5.A.7- Fuerza sobre un conductor con corriente. 5.
A.8- Momento de torsión sobre una espira con corriente (principio del motor eléctrico), el
momento bipolar.TEMA B: Fuentes de Campo Magnético: 5.B.1- La Ley de Biot-Savart. 5.B.2Aplicaciones de la Ley de Biot-Savart: un alambre recto largo, un anillo circular de
corriente. 5.B.3- Las líneas de B; 5.B.4- Dos conductores paralelos. 5.B.5- La ley de
Ampere. 5.B.6- Aplicaciones de la Ley de Ampere: solenoide y toroide.TEMA C: Fuerza electromotriz inducida: 5.C.1-La ley de inducción de Faraday. 5.C.2La ley de Lenz. 5.C.3- Fem. de movimiento o cinética. 5.C.4- Fem. inducida en un cuadro
en rotación, el alternador. 5.C.5- El Generador de corriente continua. 5.C.6- Corrientes de
Foucault y las pérdidas en el hierro por corrientes parásitas.TEMA D: Inducción Magnética: 5.D.1- Fuerza electromotriz autoinducida y inductancia:
inductancia de un solenoide. 5.D.2- La inducción mutua y el transformador. 5.D.3- El
circuito L-R. 5.D.4- Transferencia de energía en circuitos L-R. 5.D.5- Energía almacenada
en el campo magnético, densidad de energía L.TEMA E: Propiedades magnéticas de la materia: 5.E.1- Materiales diamagnéticos,
paramagnéticos y ferromagnéticos, la permeabilidad relativa. 5.E.2-La Ley de Hopkinson:
fuerza magnetomotriz, reluctancia, excitación y el vector H. 5.E.3-Flujo en circuitos
magnéticos en serie y en paralelo; la tensión magnética. 5.E.4- Curvas de imanación y la
permeabilidad relativa. 5.E.5- Pérdidas en el hierro por histéresis magnética.CAPÍTULO 6: CORRIENTE ALTERNA
TEMA A: Tensión Alterna Senoidal: 6.A.1- Generalidades, corriente continua constante
y pulsante pero unidireccionales; corriente alterna, parámetros; 6.A.2- Generador
elemental de Fem. senoidal, valor instantáneo y máximo, período, pulsación, amplitud,
longitud de onda, frecuencia y fase, 6.A.3- Definición matemática y representación gráfica,
valor medio y eficaz de una onda alterna sinusoidal, instrumentos de medición de estos
valores y aplicación. 6.A.4- Factores de amplitud y forma. 6.A.5- Formas de
representación: vectorial y cartesiana, adición de senoides en fase y desfasadas,
operaciones con vectores, el Método Simbólico y los Números Complejos; 6.A.6Resistencia en corriente alterna, el efecto pelicular o Skin, circuito resistivo puro, efecto de
la frecuencia, relación entre tensión e intensidad, notación simbólica, diagrama vectorial. 6.
A.7- Circuito inductivo puro, efecto de la frecuencia, relación entre tensión e intensidad, la
reactancia inductiva, diagrama temporal y vectorial, notación simbólica, el operador j. 6.
A.8- Circuito capacitivo puro, efecto de la frecuencia, relación entre tensión e intensidad, la
reactancia capacitiva, diagrama temporal y vectorial, el operador j y la notación simbólica,
TEMA B: Circuitos Monofásicos Combinados: 6. B.1- Circuitos serie: RL, RC y RLC, la
impedancia y la Ley de Ohm generalizada para corriente alterna, diagrama de
impedancias en el campo complejo; diagramas temporales y vectoriales de tensión e
intensidad, la notación simbólica, solución de problemas mediante el cálculo vectorial
simbólico, triángulo de impedancias; 6.B.2- Resonancia serie, curvas de variación de la
impedancia y la corriente con la frecuencia. 6.B.3- El circuito paralelo R-L-C, intensidades
parciales, impedancia y admitancia, conductancia y suceptancia del circuito, resolución
mediante el método de las admitancias. 6.B.4- Resonancia en paralelo o antirresonancia.
6.B.5- Resolución de circuitos serie, paralelo y mixtos por el método simbólico.TEMA C: Potencia y Factor de Potencia: 6.C.1- Potencia en circuitos puros resistivo,
inductivo y capacitivo, expresiones matemáticas y diagramas temporales, interpretación
física de las deducciones.
6.C.2- Potencia en circuitos combinados RLC serie,
deducciones analíticas, representaciones gráficas en el tiempo e interpretaciones físicas.
6.C.3- Potencia activa, reactiva y aparente, el triángulo de potencias y el factor de
potencia. 6.C.4-Potencia compleja, importancia del factor de potencia en la industria y
grandes consumidores, corrección del factor de potencia, motivos de las misma,
penalidades, la potencia reactiva capacitiva y la capacidad necesaria.TEMA D: CIRCUITOS TRIFÁSICOS DE CORRIENTE ALTERNA: 4. D.1- Generación, el
Generador Trifásico elemental, sentido de giro y secuencia, línea de transporte y cargas
trifásicas, formas de conexión, estrella y triangulo. 4. D.2- Carga en conexión estrella
equilibrada: tensiones e intensidades de fase, su relación con los parámetros de línea del
sistema de transporte, expresiones analíticas y representación gráfica temporal y vectorial,
potencia trifásica. 4.D.3- Carga en conexión triángulo equilibrado: tensiones e intensidades
de fase, convenciones, su relación con los parámetros de línea del sistema de transporte,
expresiones analíticas y representación grafica temporal y vectorial, potencia trifásica.
4.D.4- Cargas equilibradas en estrella y en triángulo equivalentes; cargas equilibradas en
paralelo, resolución de circuitos con cargas trifásicas variadas en paralelo por el método
del equivalente monofásico. 4.D.5- Corrección del factor de potencia, potencia reactiva
capacitiva trifásica y capacidad por fase necesaria, forma de conexión conveniente,
justificación. 4.D.6- Carga desequilibrada en conexión triángulo, intensidades de fase y de
línea, diagramas fasoriales, potencia del triángulo desequilibrado, representación gráfica
del triángulo de potencia trifásico. 4.D.7- Medición de potencia trifásica con tres vatímetros
y con dos, el Método Aarón, lectura de los vatímetros, interpretación, comparación con lo
calculado en el punto anterior. 4.D.8- Carga desequilibrada en estrella en un sistema
tetrafilar, la corriente de desequilibrio en el Neutro. 4.D.9- Cargas en estrella
desequilibrada en sistema trifilar, el desplazamiento del punto neutro, resolución por el
“método de las mallas” y de las admitancias, diagramas de tensiones y corrientes, cálculo
de la potencia trifásica y el triángulo de potencias.-
Formación Práctica
Horas
Resolución de Problemas Rutinarios:
15
Laboratorio, Trabajo de Campo:
30
Resolución de Problemas Abiertos:
Proyecto y Diseño:
PROGRAMA DE TRABAJOS PRÁCTICOS
GABINETE
Práctico 1: Ley de Coulomb, Fuerza, Campo y Potencial.
Práctico 2: Intensidad y resistencia. Ley de Ohm y de Joule
Práctico 3: Resistencia equivalente en circuitos reducibles, transformación .
Práctico 4: Circuitos de mallas múltiples, Leyes de Kirchhoff y Reglas de Maxwell.
Práctico 5: Capacitores y dieléctricos. El circuito RC.
Práctico 6: Campo Magnético; fuerzas.
Práctico 7: Fuentes de Campos Magnéticos.
Práctico 8: Fem. Inducida, Flujo y la Ley de Faraday.
Práctico 9: Circuitos de Corriente Alterna Monofásica. Potencia.
Práctico 10: Circuitos de Corriente Alterna Trifásica. Potencia
LABORATORIO
Guía 1: El circuito de corriente continua I.
Guía 2: El circuito de corriente continua II.
Guía 3: Circuitos monofásicos de corriente alterna
Guía 4: Circuitos trifásicos de corriente alterna tetra y trifilar.
ARTICULACIÓN HORIZONTAL Y VERTICAL DE CONTENIDOS:

Los contenidos abordados en esta materia se basan en conceptos de las siguientes
cátedras:
Asignatura


Curso
Cálculo I
1ro
Cálculo II
1ro
Física I
1ro
Algebra y Geometría Analítica
1ro
Comparte e integra elementos horizontalmente con las siguientes cátedras:
Asignatura
Curso
Tecnología
2do
Cálculo III
2do
Física II
2do
Los contenidos abordados en esta materia aportan conceptos a las siguientes
cátedras:
Asignatura
Curso
Instrumentos y Mediciones
2do
Análisis de Circuitos I
2do
Circuitos Digitales I
3ro
Instalaciones y Máquinas
Eléctricas
4to
CONDICIONES PARA REGULARIZAR LA MATERIA y RÉGIMEN DE EVALUACIÓN
El alumno deberá:
 Rendir y aprobar con el 60% dos evaluaciones parciales Teórico-Práctica.
 Aprobar su carpeta de Trabajos Prácticos de Gabinete y de Laboratorio.
 Cumplir con el 80% de asistencia a clases teórico-prácticas.
 Rendir un examen final Integrador.
BIBLIOGRAFÍA:
Principal:
Autor
Título
Editorial
Año Ed.
RESNICK ROBERT
- HALLIDAY
ROBERT
YOUNG HUGH D FREEDMAN
ROGER A
MOELLER FRANZ WERR THEODOR WOLFF FRIEDRICH
FISICA. PARTE II
Compañía Editorial
Continental
1990
1
II - FISICA UNIVERSITARIA,
CON FISICA MODERNA
PEARSON
EDUCACION
2009
4
ELECTROTECNIA GENERAL Y
APLICADA. FUNDAMENTOS
DE LA ELECTROTECNIA
Labor S.A.
1972
2
Título
Editorial
CIRCUITOS ELECTRICOS
MCGRAW HILL
1997
1
TECNOLOGIA ELECTRICA
MCGRAW HILL
1993
1
PROBLEMAS RESUELTOS DE
TECNOLOGIA ELECTRICA
PARANINFO
2003
1
PRACTICAS DE
ELECTRICIDAD
ALFAOMEGA
2003
1
ALFAOMEGA
2009
2
ALFAOMEGA
2004
3
Disp.
De Consulta:
Autor
EDMINISTER
JOSEPH A. - NAHVI
MAHMOOD
CASTEJON OLIVA
AGUSTIN SANTAMARIA
HERRANZ
GERMAN
MORENO NARCISO
y OTROS
ZBAR PAUL
B.,BATES DAVID J.
, ROCKMAKER
GORDON
PUEYO HECTOR
O.- MARCO
CARLOS-.
PUEYO HECTOR
O.- MARCO
CARLOS-.
CIRCUITOS ELECTRICOS
ANALISIS DE MODELOS
CIRCUITALES vol 1
CIRCUITOS ELECTRICOS
ANALISIS DE MODELOS
CIRCUITALES vol 2
Año Ed.
ESTRATEGIAS DIDÁCTICAS UTILIZADAS :
 Talleres Grupales
 Trabajos Individuales
 Investigación por grupos
RECURSOS DIDÁCTICOS UTILIZADOS :
 Exposición en pizarra
 Medios informáticos
 Laboratorio
PROGRAMA DE EXAMEN
Bolilla 1: Unidades: 1A – 3E – 4C
- Exp. Lab. 1 y 3
-P. Gab. 2 y 7
Bolilla 2: Unidades: 1B – 4A – 3A
- Exp. Lab. 2 y 4
-P. Gab. 1 y 6
Bolilla 3: Unidades: 1C – 4B – 3B
- Exp. Lab. 3 y 5
-P. Gab. 8 y 7
Bolilla 4: Unidades: 2A – 4C – 3C
- Exp. Lab. 4 y 6
-P. Gab. 5 y 4
Bolilla 5: Unidades: 2B – 3B – 4A
- Exp. Lab. 5 y 7
-P. Gab. 5 y 8
Bolilla 6: Unidades: 3A – 1A – 4B
- Exp. Lab. 6 y 1
-P. Gab. 6 y 5
Bolilla 7: Unidades: 3B – 1B – 4C
- Exp. Lab. 7 y 2
-P. Gab. 1 y 6
Bolilla 8: Unidades: 3C – 1C – 4A
- Exp. Lab. 1 y 3
-P. Gab. 2 y 7
Bolilla 9: Unidades: 3D – 2A – 4B
- Exp. Lab. 2 y 4
-P. Gab. 5 y 3
ACTIVIDADES
CÁTEDRA




DE
INVESTIGACIÓN,
EXTENSIÓN Y/O PRODUCCIÓN DE
Guía de ejercitación de Gabinete con respuestas por cada Unidad Temática.
Guía de experiencias de Laboratorio.
Cuestionario para fijar conceptos por Unidad Temática.
Elaboración de Apuntes en soporte magnético por Unidad.
LA