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TEORÍA DE CIRCUITOS Grado en Ingeniería en Sistemas de Telecomunicación Grado en Ingeniería en Tecnologías de Telecomunicación Grado en Ingeniería en Electrónica de Comunicaciones Grado en Ingeniería Telemática Universidad de Alcalá 2010/2011 1º Curso – 1º Cuatrimestre GUÍA DOCENTE Nombre de la asignatura: Código: Teoría de Circuitos 350004 Titulaciones: Grado en Ingeniería en Sistemas de Telecomunicación, Grado en Ingeniería en Tecnologías de Telecomunicación, Grado en Ingeniería en Electrónica de Comunicaciones y Grado en Ingeniería Telemática Departamento: Área de Conocimiento: Teoría de la Señal y Comunicaciones Teoría de la señal. Ingeniería Eléctrica Carácter: Créditos ECTS: Formación Básica 6 Cuatrimestre: 1 Profesorado: Correo electrónico: Idioma en el que se imparte: Castellano 1. PRESENTACIÓN La actual sociedad del conocimiento demanda, cada vez con mayor fuerza, el uso de nuevas tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC). Dichas tecnologías necesitan de una serie de equipos electrónicos y dispositivos, tales como teléfonos móviles, satélites o antenas. El diseño, optimización y mantenimiento de estos equipos requiere de unos conocimientos, cuyo pilar fundamental es el estudio de los fenómenos eléctricos y los teoremas de análisis de circuitos. Las herramientas y conceptos analizados en esta asignatura son la base de todas aquellas materias que necesitan para su desarrollo un conocimiento de los fundamentos básicos de la electricidad y la electrónica. Algunas de ellas serían Análisis de Circuitos y Electrónica Digital en el segundo semestre, Señales y Sistemas, Electrónica Básica, Teoría de la Comunicación, Electrónica de Circuitos y Propagación de Ondas ya en el segundo curso, o todas aquellas otras asignaturas en las que se analicen sistemas de telecomunicaciones vía radio, microondas o cable, sistemas de audio y vídeo, etc. Prerrequisitos y Recomendaciones: En la asignatura de Teoría de Circuitos se manejarán herramientas matemáticas de cierta complejidad. Será aconsejable que el alumno tenga cierta habilidad en la resolución de problemas matemáticos, así como, de forma más concreta, en el manejo de números complejos, de trigonometría, en la resolución de sistemas de ecuaciones lineales, de descomposición en fracciones simples y de manejo de logaritmos y exponenciales complejas. 2 2. COMPETENCIAS Competencias genéricas: 1. Comprensión y dominio de los conceptos básicos de sistemas lineales y las funciones y transformadas relacionadas, teoría de circuitos eléctricos, circuitos electrónicos, principio físico de los semiconductores y familias lógicas, dispositivos electrónicos y fotónicos, tecnología de materiales y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería. Competencias específicas: 1. Habilidad para el análisis de circuitos y relación con los fenómenos físicos que se presentan en los circuitos. 2. Capacidad de abstracción en la interpretación de circuitos como bloques descritos por su funcionalidad. 3. Habilidad para el montaje, medición y manejo del instrumental básico de un laboratorio de circuitos eléctricos. 3. CONTENIDOS Bloques de contenido teóricos correspondientes a la docencia en grupos grandes y resolución de problemas en grupos reducidos Total de clases, créditos u horas Tema 1. Leyes básicas. Análisis de circuitos en corriente continua. 1 ECTS Tema 2. Análisis de circuitos en régimen permanente sinusoidal. 1,5 ECTS Tema 3. Excitación de una red. Generadores. 0,5 ECTS Tema 4. Topología de circuitos. Métodos sistemáticos de análisis. 0,75 ECTS Tema 5. Teoremas fundamentales. 1,25 ECTS Tema 6. Transferencia de potencia. Unidades de transmisión. 1 ECTS 3 Total de clases, créditos u horas Bloques de contenido de laboratorio Bloque 1. Componentes electrónicos y placa de montaje de circuitos. Conlleva el desarrollo de la práctica asociada. 1 sesión (2 horas) Bloque 2. Medida de señales en circuitos de corriente continua. Conlleva el desarrollo de dos prácticas: 2.1. Fuente de alimentación y multímetro. Medidas en corriente continua. 2.2. Medidas en corriente continua según el sentido de las mismas. 2 sesiones (4 horas) Bloque 3. Medida de señales en circuitos de corriente alterna. Se desglosa en cinco prácticas: 3.1. Introducción al osciloscopio y al generador de señales. 3.2. Caracterización de los equipos. 3.3. Osciloscopio: medida de tensiones en circuitos. 3.4. Osciloscopio: medida de desfases e impedancias. 3.5. Osciloscopio: Funciones de disparo. 5 sesiones (10 horas) 4. METODOLOGÍAS DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE. ACTIVIDADES FORMATIVAS 4.1. Distribución de créditos (especificar en horas) Número de horas presenciales: Número de horas del trabajo propio del estudiante: 28 horas en grupo grande 16 horas laboratorio grupo pequeño 12 horas grupo pequeño para resolución problemas. 2 horas de exámenes. 92 horas que incluyen entre otros el estudio de los conceptos teóricos, la realización de ejercicios de autoevaluación y el análisis de problemas. Total horas: 150 4 4.2. Estrategias metodológicas, materiales y recursos didácticos La estrategia docente de la asignatura está articulada en 3 bloques: aprendizaje en el aula, aprendizaje en grupos reducidos y por último las sesiones de trabajo en el laboratorio. Sesiones de grupo grande en el aula: Las sesiones de trabajo en el aula, en grupos grandes, consistirán en clases magistrales, donde se expondrán los principales conceptos de la teoría de circuitos. El objetivo es introducir al alumno en los fundamentos teóricos del análisis de circuitos de una forma guiada y reflexiva. La asimilación de estos conceptos culminará con la puesta en práctica de los mismos tanto en los grupos de problemas como en el laboratorio. El apoyo con materiales docentes será fundamental para crear entornos de aprendizaje reflexivo, donde alumno y profesor puedan emprender un análisis crítico que permita al alumno relacionar conceptos de forma autónoma. El orden de presentación de los contenidos evolucionará desde lo más simple hasta lo más complejo, con el objetivo de evitar un alto grado de abstracción que pudiera causar en el alumno falta de interés por la asignatura. En cualquier caso, es muy conveniente durante las sesiones de trabajo en el aula establecer vínculos con otras materias del plan de estudios, y aportar posibles experiencias sobre los contenidos, lo que ayudará a captar la atención del estudiante y fomentará su interés por la asignatura. Sesiones en grupos reducidos: En los grupos reducidos de problemas se pretende crear entornos de trabajo participativos. El alumno resolverá problemas teóricos junto con sus compañeros, poniendo en práctica los conceptos tratados durante las sesiones de aprendizaje en el aula. La participación del alumno es fundamental, por lo que se utilizarán estrategias para fomentar la misma (por ejemplo rondas de preguntas, debates, etc.). El objetivo que se persigue es complementar el proceso de enseñanzaaprendizaje del alumno, acercándolo a la asimilación de los conceptos y la aplicación de los mismos, haciendo hincapié en que las técnicas analíticas a utilizar son herramientas y no objetivos. Las estrategias a adoptar en estas sesiones estarán encaminadas a fomentar en el estudiante ciertos hábitos a la hora de enfrentarse a la resolución de un problema, a saber: estudio inicial del circuito, elección de la mejor estrategia de resolución y evaluación crítica de los resultados obtenidos. Podrán emplearse las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones como apoyo a las actividades formativas (uso de Internet, foros, wikis y correo electrónico, materiales disponibles en las plataformas de teleformación, etc.). Sesiones en el laboratorio: Las prácticas en el laboratorio componen el tercer y último escenario de aprendizaje. Las sesiones de trabajo se realizarán en grupos pequeños, en los que el alumno debe trabajar en equipo. El objetivo es que el alumno explore, con la ayuda de un 5 manual de prácticas diseñado para la asignatura, la aplicabilidad de los conceptos de la teoría de circuitos. Para ello, la metodología será la que se describe a continuación: Al comienzo de cada sesión el alumno deberá leerse la introducción teórica y entregar una serie de cuestiones previas propuestas en el mencionado manual. Dichas cuestiones incluirán una serie de preguntas donde el alumno podrá realizar una auto-evaluación de los conocimientos adquiridos en teoría. Así mismo, también incluye el cálculo y resolución de los circuitos que posteriormente tendrá que montar y medir en la sesión. Dentro del laboratorio, los alumnos realizarán la práctica correspondiente en grupos de 2 ó 3 personas, y a su finalización entregarán al profesor una memoria que recoja el trabajo y las medidas realizados. 5. EVALUACIÓN Evaluación continua: Teniendo en cuenta la relevancia de la materia en una gran parte de las asignaturas de cursos posteriores en el grado de telecomunicaciones, la evaluación no solamente deberá garantizar que el alumno ha asimilado los conceptos principales de la teoría de circuitos, sino también que ha alcanzado las habilidades suficientes como para poder extrapolar dichos conocimientos a los problemas que los alumnos se encontrarán en las mencionadas asignaturas. Así, pues, será necesario enfatizar el carácter formativo de la evaluación continua que aquí se describe. Dado que las principales competencias perseguidas con esta asignatura están relacionadas con la capacidad de analizar y resolver problemas mediante la aplicación de los conceptos teóricos estudiados, la evaluación empleará principalmente instrumentos basados en pruebas objetivas de distintos tipos, de resolución de problemas cortos, y de pruebas escritas centradas en razonamientos teóricos. En los grupos pequeños, será necesario diferenciar entre las clases dedicadas al laboratorio, y las dedicadas a la resolución de problemas. Dado que en laboratorio, parte de las competencias perseguidas son distintas a las de la asignatura teórica, la evaluación y calificación específica de esta parte será desarrollada más adelante en esta misma sección de la guía. Para los grupos pequeños de resolución de problemas, aparte de los instrumentos mencionados anteriormente, se podrán utilizar otras evidencias, como pueden ser: Análisis del trabajo en horas no presenciales. Observación de proactividad a la hora de resolver problemas. Participación en el grupo. Para conseguir una evaluación que realmente proporcione una realimentación hacia el aprendizaje efectivo del alumno, la evaluación contemplará las siguientes dimensiones: 6 Hetero-evaluación: Llevada a cabo por el profesor/profesores de la asignatura sobre el trabajo realizado por el alumno. Se realizará no sólo la evaluación de los resultados, sino también de los procesos seguidos por el alumno. Los resultados de esta evaluación, aparte de servir como vehículo principal en la formación del alumno, será la dimensión aplicable a la calificación. Auto-evaluación: Se propondrán diversos instrumentos para que el alumno sea consciente de aquellos aspectos y procesos que debe reforzar y los que ha asimilado correctamente. Así pues, el alumno podrá evaluar sus propias producciones, detectando sus puntos fuertes y débiles, aprendiendo de los errores. Co-evaluación: Se puede proponer diversos ejercicios para que sean evaluados por un grupo de alumnos y destaquen los aspectos que mejorarían. Respecto a los instantes en los que se realizará la evaluación, estos serán: Evaluación inicial: Se realizará al comienzo del curso, y permitirá diagnosticar el nivel de conocimientos del alumno con respecto a los conceptos básicos necesarios para el correcto seguimiento de la asignatura. Los resultados de dicha evaluación no serán tenidos en cuenta en la calificación. Evaluación procesual: Consiste en la aplicación de los instrumentos y herramientas anteriormente descritas a lo largo del curso sobre el trabajo individual del alumno. Evaluación final: Consistirá en la resolución de una serie de problemas en un tiempo determinado. Evaluación de prácticas de laboratorio: Tal y como se ha mencionado anteriormente, se describen aquí las herramientas que se emplearán en la evaluación de las competencias específicas propias del laboratorio. En este caso, y dado que la principal competencia perseguida en este bloque de la asignatura es el adquirir la capacidad y habilidad para manejar el instrumental propio de un laboratorio de este estilo, la evaluación se basará principalmente en la observación sistemática, donde el profesor registrará las principales dificultades y habilidades observadas en cada alumno. Será también posible la recogida de información basada en auto-evaluaciones y co-evaluaciones. Así mismo, y dado que la metodología del laboratorio se basa en la realización de una práctica diaria, será pues necesaria para el correcto seguimiento de la evaluación continua la entrega de la correspondiente memoria. Calificación. En el plazo máximo de un mes a partir del comienzo de las clases los alumnos deben indicar si optan por un sistema de evaluación continua o si optan por un sistema de evaluación final. En caso de que el alumno no remita opción alguna se entenderá que opta por un sistema de evaluación mediante prueba final. 7 En el caso de optar por un sistema de evaluación continua será requisito necesario para ser evaluado mediante este medio la asistencia a un mínimo de un 80 % de las clases presenciales recogidas en esta guía docente. Para aquellos alumnos que opten por un sistema de evaluación continua, se tendrán en cuenta los instrumentos de evaluación descritos anteriormente, consituyendo un 60 % de la calificación final. Solo serán tenidos en cuenta los instrumentos de evaluación por parte del profesor para la calificación de este porcentaje. El 40 % restante será el resultado de una prueba final escrita que coincidirá con la evaluación mediante prueba final para aquellos alumnos que opten por esta opción. Aquellos alumnos que, habiendo optado por la evaluación continua no hayan demostrado un nivel suficiente en la evaluación continua, quedando por debajo de una calificación de 5, tendrán opción a ser evaluados mediante el sistema de evaluación final, siendo obtenida el 100 % de la nota mediante las pruebas de la evaluación final. Esta misma medida aplica a aquellos alumnos que no alcancen el porcentaje de asistencia obligatoria descrito anteriormente. Independientemente del tipo de evaluación elegido por parte del alumno (continua o mediante prueba final) será condición necesaria para aprobar la asignatura la superación de las prácticas obligatorias presenciales del Laboratorio de Circuitos. Dicha superación tendrá en cuenta los siguientes criterios: 30%: Proceso de evaluación continua, cuestiones previas entregadas al comienzo de la sesión y valoración de las memorias entregadas. 30%: Examen práctico. En función de la disponibilidad de horas, se realizarán uno o dos exámenes prácticos donde el alumno demostrará las habilidades alcanzadas en el manejo del instrumental del laboratorio. 40%: Examen teórico al finalizar el cuatrimestre. Para aprobar la parte correspondiente al laboratorio, se habrá de obtener como mínimo 5 puntos sobre 10 en la suma de todas las partes, siendo exigible obtener una puntuación mínima en cada uno de los apartados: Evaluación continua (1 sobre 3) Examen práctico (1 sobre 3) Examen teórico (1 sobre 4) Debido a la naturaleza del laboratorio, la asistencia a las sesiones es absolutamente obligatoria. A tal efecto, se considerará que un alumno pierde la opción de superar el laboratorio (y por tanto cualquier tipo de evaluación ordinario o extraordinaria) si acumula dos faltas sin justificar, o cualquier número de faltas justificadas siempre que no las haya recuperado, o no haya entregado las memorias correspondientes, en las fechas habilitadas para tal efecto. 8 Sin menoscabo del anterior punto, aquellos alumnos que no superen la convocatoria ordinaria (siendo esta mediante evaluación continua o mediante prueba final) tendrán derecho a una convocatoria extraordinaria consistente en una prueba escrita. 6. BIBLIOGRAFÍA Bibliografía Básica F. López Ferreras, S. Maldonado, M. Rosa: “Análisis de circuitos lineales”. Ed. Ra-ma. P. Gil Jiménez, R. Vicén Bueno, R. López Sastre, L. Álvarez Pérez, P. Siegmann: “Circuitos Eléctricos: Manual de Prácticas de Laboratorio”. Servicio de publicaciones de la Universidad de Alcalá. Bibliografía complementaria Balabanian, N; Bickart, T. A; Seshu, S., Teoría de Redes Eléctricas. Editorial Reverté, 1969. Van Valkenburg., Análisis de Redes. Editorial Limusa, 1982. Guillemin, E.A., Introducción a la Teoría de Circuitos. Editorial Reverté, 1959. Nilsson, J. W., Circuitos Eléctricos. Cuarta edición. Editorial Adisson-Wesley, 1995. Gómez Expósito, A. Fundamentos de teoría de circuitos. Thomson, 2007 9