Física General: Electricitat i Magnetisme
Codi: 103271 Crèdits: 7| Titulació | Tipus | Curs | Semestre |
|---|---|---|---|
| 2501922 Nanociència i Nanotecnologia | FB | 1 | 2 |
Professor/a de contacte
- Nom:
- Carles Navau Ros
- Correu electrònic:
- Carles.Navau@uab.cat
Utilització d'idiomes a l'assignatura
- Llengua vehicular majoritària:
- català (cat)
- Grup íntegre en anglès:
- No
- Grup íntegre en català:
- No
- Grup íntegre en espanyol:
- No
Equip docent
- Leonardo Gastón González Gómez
- Nuria del Valle Benedi
Prerequisits
Per tal de cursar aquesta assignatura cal que l'alumne tingui assolits els continguts de matemàtiques i de física del batxillerat.
Objectius
1. Descriure la naturalesa vectorial del camp elèctric i la seva relació amb el potencial escalar.
2. Entendre la llei de Gauss, la seva generalitat i relació amb la llei de Coulomb i calcular camps elèctrics fent servir ambdues lleis.
3. Descriure la naturalesa vectorial d’un camp magnètic estàtic i ser capaç de calcular el camp magnètic fent servir la llei de Biot i Savart i/o la llei d’Ampère.
4. Relacionar camps elèctrics i magnètics en el domini d’aplicació de la llei de Faraday-Lenz.
5. Entendre el funcionament de dispositius que fan ús de l’electromagnètisme per al seu funcionament, especialment els diferents tipus de circuits tant en corrent continu com altern.
6. Conèixer les equacions de Maxwell i la naturalesa electromagnètica de la llum.
Competències
- Aplicar els conceptes, principis, teories i fets fonamentals relacionats amb la nanociència i la nanotecnologia a la resolució de problemes de natura quantitativa o qualitativa en l'àmbit de la nanociència i la nanotecnologia.
- Aplicar les normes generals de seguretat i funcionament d'un laboratori i les normatives específiques per a la manipulació de la instrumentació i dels productes i materials químics i biològics tenint en compte les seves propietats i els riscos.
- Aprendre de manera autònoma.
- Comunicar-se oralment i per escrit en la llengua pròpia.
- Demostrar que es comprenen els conceptes, principis, teories i fets fonamentals relacionats amb la nanociència i la nanotecnologia.
- Desenvolupar treballs de síntesi, caracterització i estudi de les propietats dels materials en la nanoescala a partir de procediments establerts prèviament.
- Gestionar l'organització i la planificació de tasques.
- Interpretar les dades obtingudes mitjançant mesures experimentals, incloent-hi l'ús d'eines informàtiques, identificar-ne el significat i relacionar-les amb les teories químiques, físiques o biològiques apropiades.
- Manipular els instruments i materials estàndards propis dels laboratoris d'assaigs físics, químics i biològics per a l'estudi i l'anàlisi de fenòmens en la nanoescala.
- Obtenir, gestionar, analitzar, sintetitzar i presentar informació, incluent-hi la utilització de mitjans telemàtics i informàtics.
- Raonar de forma crítica.
- Reconèixer els termes relatius als àmbits de la física, la química, la biologia, la nanociència i la nanotecnologia en llengua anglesa i fer servir l'anglès de manera eficaç per escrit i oralment en l'àmbit laboral.
- Reconèixer i analitzar problemes físics, químics i biològics en l'àmbit de la nanociència i la nanotecnologia i plantejar respostes o treballs adequats per a la seva resolució, incloent-hi en els casos necessaris l'ús de fonts bibliogràfiques.
- Resoldre problemes i prendre decisions.
Resultats d'aprenentatge
- "Formular i abordar problemes físics; identificar els principis físics rellevants, i usar estimacions d'ordre de magnitud i casos límit especials per arribar a una solució que ha de ser presentada explicitant-hi suposicions i aproximacions."
- Aplicar els continguts teòrics adquirits a l'explicació de fenòmens experimentals.
- Aprendre de manera autònoma.
- Avaluar els resultats experimentals de manera crítica i deduir-ne el significat.
- Comunicar-se oralment i per escrit en la llengua pròpia.
- Descriure el funcionament de dispositius senzills que utilitzen l'electromagnetisme per al seu funcionament, especialment aquells amb corrents continus o alterns.
- Descriure la naturalesa vectorial d'un camp magnètic estàtic i entendre la llei de Biot i Savart i la llei d'Ampere.
- Descriure la naturalesa vectorial del camp elèctric i la seva relació amb el potencial escalar.
- Dur a terme els procediments d'anàlisi bàsics propis d'un laboratori de física.
- Fer cerques bibliogràfiques de documentació científica.
- Gestionar l'organització i la planificació de tasques.
- Identificar i situar l'equipament de seguretat del laboratori.
- Manipular correctament els instruments habituals de mesurament en un laboratori de física.
- Manipular correctament els productes químics i gasos utilitzats al laboratori.
- Obtenir, gestionar, analitzar, sintetitzar i presentar informació, incluent-hi la utilització de mitjans telemàtics i informàtics.
- Racionalitzar els resultats obtinguts al laboratori en termes de les magnituds físiques i de la seva relació amb els fenòmens físics observats.
- Raonar de forma crítica.
- Reconèixer la llei de Gauss, la seva generalitat, i la relació amb la llei de Coulomb.
- Resoldre problemes amb l'ajuda de bibliografia complementària proporcionada.
- Resoldre problemes electromagnètics mitjançant l'ús de les equacions de Maxwell.
- Resoldre problemes i prendre decisions.
- Utilitzar correctament la terminologia bàsica en l'àmbit de la física clàssica.
- Utilitzar la llei de Biott-Savart i la llei d'Ampere per calcular camps magnètics estacionaris.
- Utilitzar les lleis de Gauss i Coulomb per calcular camps elèctrics estacionaris.
Continguts
CONTINGUTS TEÒRICS.
- Electrostàtica: Càrrega elèctrica i llei de Coulomb. Camp elèctric. Distribucions discretes i continues de càrrega. Potencial elèctric. Energia d'una distribució de càrregues. Conductors.
- Magnetostàtica: Corrent elèctric. llei d'Ohm. Inducció magnètica: llei de Biot i Savart. Força de Lorentz. Llei d'Ampère. Corrent de desplaçament.
- Medis materials: Dipol elèctric i dipol magnètic. Dielèctrics. Polarització. Constant dielèctrica. Material magnètics. Magnetització. Tipus de materials magnètics.
- Camps variables lentament: Força electromotriu. Inducció electromagnètica: llei de Faraday. Inductància mútua i autoinductància. Transformador. Energia magnètica de circuits acoblats. Energia en funció del camp.
- Circuits elèctrics: Circuits RL, RC i RLC.
- Ones electromagnètiques: Equacions de Maxwell. Ones electromagnètiques. Espectre electromagnètic.
Pràctiques (podríen ser de laboratori, o fetes a casa, amb suport virtual i/o tècnic):
-Circuits
-Força de Coulomb
-Inducció
Metodologia
Activitats formatives dirigides:
- Desenvolupament de la teoria bàsica: el professorat aportarà els conceptes més rellevants de cada tema, de forma ordenada, aportant el material escrit necessari així com les indicacions per a complementar l'estudi amb la bibliografía i altres recursos (preferentment virtuals). Les classes presencials estaran, fonamentalment encaminades a la resolució de dubtes i a la orientació en l'estudi dels punts més rellevants de l'assignatura.
- Classes de problemes: el professorat explicaran i aportaran el material necessari per al desenvolupament d'alguns dels problemes tipus de l'assignatura, a banda d'aportar el material i les indicacions necessàries per a complentar l'estudi amb la bibliografia i altres recursos (preferentment virtuals). Les classes presencials es dedicaran, fonamentalment, a la resolució de dubtes y a l'èmfasi en els punts claus de la resolució dels problemes.
- Treball pràctic: durant el curs, es realitzaran diferents pràctiques. Podran ser realitzades als laboratoris de la facultat o directament a casa per part de l'alumnat amb l'assistència mínima necessària presencial als laboratoris. També és possible la realització d'alguna pràctica de forma virtual, utilitzant algun "laboratori virtual" per a fer els experiments.
Activitats formatives supervisades:
- Tutories: Els professors estaran disponibles per a les consultes dels alumnes que tinguin dubtes en qualsevol dels temes del temari en les hores estipulades
Activitats formatives autònomes:
- Preparació classes: l'alumne ha de preparar-se amb antelació les classes de teoria, consultant tant el material disponible en el campus virtual com la bibliografia i els recursos virtuals de referència que s'aniran indicant.
- Preparació classes pràctiques : l'alumne ha de preparar-se amb antelació les classes pràctiques, llegint atentament les indicacions i realitzant aquelles tasques que s'indiquin en cada fase del curs i que seran accessibles via campus virtual.
- Resolució de problemes: l'alumne ha de resoldre els problemes de la llista que lliuren els professors, amb independència de les classes de problemes que el professorat utilitzarà, majoritàriament per a resoldre els dubtes que hagin sorgit i per incidir en els punts claus de la resolució.
- Estudi i preparació d’exàmens: Treball personal de l'alumne per tal d'adquirir els conceptes teòrics de l'assignatura i les habilitats per a la resolució de problemes.
- Preparació dels informes del treball pràctic.
Activitats formatives
| Títol | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|
| Tipus: Dirigides | |||
| Clases de problemes | 17,5 | 0,7 | 2, 3, 4, 10, 15, 17, 19, 20, 21, 23, 24 |
| Clases teóricas | 31,5 | 1,26 | 6, 7, 8, 18 |
| Pràctiques | 13 | 0,52 | 3, 5, 9, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 21 |
| Tipus: Supervisades | |||
| Tutories | 17,5 | 0,7 | 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 23, 24 |
| Tipus: Autònomes | |||
| Estudi i preparació d'exàmens | 25 | 1 | 2, 3, 4, 6, 7, 8, 10, 17, 18, 19, 20, 23, 24 |
| Lectura guions de pràctiques | 3,5 | 0,14 | 3, 9, 10, 12, 16, 17, 19 |
| Preparació classes magistrals | 10 | 0,4 | 6, 7, 8, 18 |
| Preparació informes de pràctiques | 8,75 | 0,35 | 3, 5, 9, 11, 12, 15, 16, 21 |
| Resolucion problemes + problemes en Grup | 35 | 1,4 | 2, 3, 4, 5, 10, 11, 17, 19, 20, 23, 24 |
| Treball bibliogràfic | 5,25 | 0,21 | 10 |
Avaluació
La nota final de l’assignatura s’obtindrà a partir de les següents proporcions:
- 80% : Nota dels dos exàmens Parcials (40% cadascun).
- 20%: Nota de les pràctiques (pot incloure els informes, el desenvolupament de la pràctica, una prova escrita, etc...).
- Altres activitats (entregues, ...) serviran per pujar nota.
Només si la nota mitjana global és igual o superior a 5.0 (sobre 10) es podrà superar l'assignatura.
Les pràctiques de laboratori i els problemes entregats no es recuperen.
Normativa UAB: Per participar a la recuperació l'alumnat ha d'haver estat prèviament avaluat en un conjunt d'activitats el pes de les quals equivalgui a un mínim de dues terceres parts de la qualificació total de l'assignatura.
Cadascun dels exàmens parcials es podrà recuperar de forma independent a través d'un nou examen. La nota de l'examen de repesca substituirà la del parcial corresponent.
Les persones que hagin estat evaluades només d'1/3 o menys del total de l'assignatura es consideraran "No Avaluables".
Normativa UAB: En cas que l’estudiant realitzi qualsevol irregularitat que pugui conduir a una variació significativa de la qualificació d’un acte d’avaluació, es qualificarà amb 0 aquest acte d’avaluació, amb independència del procés disciplinari que s’hi pugui instruir. En cas que es produeixin diverses irregularitats en els actes d’avaluació d’una mateixa assignatura, la qualificació final d’aquesta assignatura serà 0.
Es considerarn "irregularitats conduents a una variació significativa de la qualificació" qualsevol plagi (total o parcial), còpia o intent de còpia, deixar-se copiar, etc., en qualsevol de les activitats avaluables.
Activitats d'avaluació
| Títol | Pes | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|---|
| Avaluació altres activitats | 0% (veure detall) | 0 | 0 | 2, 3, 4, 5, 10, 11, 15, 17, 19, 20, 21, 23, 24 |
| Avaluació de pràctiques | 20% | 0 | 0 | 2, 3, 5, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 21 |
| Examen Parcial 1 | 40% | 4 | 0,16 | 1, 2, 5, 6, 7, 8, 17, 18, 20, 22, 23, 24 |
| Examen Parcial 2 | 40% | 4 | 0,16 | 1, 2, 6, 7, 8, 17, 18, 20, 21, 22, 23, 24 |
| Examen Recuperació | Fins al 80% | 0 | 0 | 1, 3, 5, 6, 7, 8, 17, 18, 20, 21, 22, 23, 24 |
Bibliografia
P. A. Tipler, G. Mosca, Physics: for scientists and engineers. W. H. Freeman Company. 6a edició (2008).
M. Alonso, E.J. Finn. Física. Addison-Wesley Iberoamericana. (1995)
F. W. Sears, M. W. Zemansky, H. D. Young, R. A. Freedman. Física Universitaria. Addison-Wesley. 12a edició (2009).
R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands, The Feynman lectures on physics. Addison-Wesley. 6à impressió (1977).
R. A. Serway, Física para ciencias e ingenierías. International Thompson. 6a edició (2005).
R. K. Wangsness, Campos electromagnéticos. Ed. Limusa (1983).