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VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE GESTIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN CURRICULAR FACULTAD: INGENIERÍA ESCUELA: COMPUTACIÓN UNIDAD CURRICULAR: CIRCUITOS Y REDES FECHA DE REVISIÓN: OCTUBRE, 2013 CIRCUITOS Y REDES CODIGO HORAS TEÓRICAS HORAS PRÁCTICAS UNIDADES CRÉDITO SEMESTRE PRE REQUISITO 216643 02 02 03 VI NINGUNO ELABORADO POR REVISADO POR ING. RIXIO URDANETA ING. DAVIGLEM VALERA APROBADO POR 1 VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE GESTIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN CURRICULAR FACULTAD: INGENIERÍA ESCUELA: COMPUTACIÓN UNIDAD CURRICULAR: CIRCUITOS Y REDES FECHA DE REVISIÓN: OCTUBRE, 2013 JUSTIFICACIÓN El amplio uso y el desarrollo creciente que ha experimentado la electricidad en nuestra sociedad puede explicarse atendiendo a dos razones fundamentales: constituye el medio más eficaz para transmitir otras formas de energía (mecánica, química, térmica...) a grandes distancias y de forma casi instantánea.; además, puede utilizarse en cantidades pequeñas muy controladas. De esta forma las señales eléctricas nos sirven para codificar, intercambiar y procesar información. Esta es la razón de interés primordial en nuestros días. La historia de la electricidad es relativamente corta y, en realidad, las aplicaciones más interesantes de los grandes descubrimientos eléctricos se han empezado a desarrollar tan solo desde finales del siglo XIX. Estas aplicaciones, que han ido apareciendo conforme se han hecho progresos en la ciencia eléctrica, pueden dividirse en dos grandes grupos: los sistemas de energía y los sistemas de información. Los circuitos eléctricos son un buen modelo para estudiar los sistemas de energía, en general, y también por la matemática aplicada, la física y la topología, a las que es necesario recurrir; se utilizan en numerosos sistemas eléctricos para realizar diferentes tareas. El interés principal en este programa no radica en estudiar los diversos usos y aplicaciones de los circuitos sino, en analizarlos. Por análisis de un circuito, se entiende el estudio del comportamiento del mismo: cómo responde a una entrada determinada, , cómo interactúan los elementos y dispositivos interconectados en el circuito. El estudio de circuitos eléctricos en donde se manifiesten fenómenos de conducción o de desplazamiento es básico y fundamental para el desarrollo y desempeño de un profesional de la ingeniería, de allí la importancia de incluir ésta unidad curricular en el pensum de estudio de la Facultad de Ingeniería. El diseño de este programa permite, en todos sus capítulos, un repaso de los conocimientos necesarios para poder acceder a las menciones que aquí se ofrecen y, asimilar el resto de los conocimientos necesarios en la formación académica, todo ello, concatenado con la visión de que nuestros profesionales deben ser de alta excelencia profesional. El contenido curricular se ha dividido en cuatro (4) Unidades a saber: UNIDAD I: UNIDAD II: UNIDAD III: UNIDAD IV: “CONCEPTOS BÁSICOS DE LA TEORÍA DE CIRCUITOS” “CIRCUITOS RESISTIVOS” “TÉCNICAS DE ANÁLISIS DE CIRCUITOS” “ANÁLISIS TRANSITORIO DE CIRCUITOS DE PRIMER Y SEGUNDO ORDEN”. Conceptual Procedimental Actitudinal OBJETIVOS GENERALES Analizar el funcionamiento de cualquier circuito eléctrico en cualquier régimen de funcionamiento y bajo cualquier tipo de excitación, eligiendo el método más apropiado para realizar este análisis. Resolver cualquier circuito eléctrico que pueda plantearse en la cotidianidad aplicando teoremas, resoluciones sistemáticas, haciendo uso de elementos de computación que comprendan, utilicen distintas formas de representación estructural y funcional para resolver las situaciones problemáticas planteadas, con la búsqueda de selecciones alternativas logrando que los problemas se encaren y resuelvan por el método sistemático más adecuado. Asumir una actitud positiva para resolver los distintos circuitos a través del análisis, aportando una actitud crítica al seleccionar la solución más viable del problema. 2 VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE GESTIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN CURRICULAR FACULTAD: INGENIERÍA ESCUELA: COMPUTACIÓN UNIDAD CURRICULAR: CIRCUITOS Y REDES FECHA DE REVISIÓN: OCTUBRE, 2013 UNIDAD I: CONCEPTOS BÁSICOS DE LA TEORIA DE CIRCUITOS OBJETIVO TERMINAL: DESCRIBIR LAS MAGNITUDES Y UNIDADES DE LAS CANTIDADES FÍSICAS FUNDAMENTALES Y DERIVADAS QUE SE UTILIZAN EN CIRCUITOS ELÉCTRICOS, ASÍ COMO LOS ELEMENTOS IDEALES QUE LO INTEGRAN PARA REALIZAR DIFERENTES TAREAS. OBJETIVOS ESPECIFICOS 1. Definir las magnitudes y unidades de las cantidades físicas fundamentales y derivadas usadas en los circuitos eléctricos, logrando diferenciar los distintos parámetros. 2. Describir los elementos ideales empleados en un circuito eléctrico básico, para el establecimiento de sus características elementales. CONTENIDO 1. MAGNITUDES ELÉCTRICAS Y CANTIDADES. Sistema Internacional de Unidades (SI). Cantidades Básicas - Carga - Energía Cantidades derivadas - Corriente - Fuerza electromotriz - Voltaje - Potencia 2. ELEMENTOS DE UN CIRCUITOS BÁSICO Activos pasivos Fuente de alimentación independiente y dependiente ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES Exposición interactiva Discusión dirigida Ejemplos de la vida real o ilustraciones Discusión Dirigida Ejercicios de Aplicación Síntesis y abstractos de la información relevante Exposición interactiva Discusión dirigida Ejemplos de la vida real o ilustraciones Representación gráfica de esquemas Revisar y resumir el tema RECURSOS INSTRUCCIONALES Pizarra acrílica Marcadores Material bibliográfico Medios audiovisuales ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN Observación directa Prueba objetivas. Pizarra acrílica Marcadores Material bibliográfico Medios audiovisuales Observación directa Prueba objetivas. Prueba escrita PESO % 10% 10% 3 VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE GESTIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN CURRICULAR FACULTAD: INGENIERÍA ESCUELA: COMPUTACIÓN UNIDAD CURRICULAR: CIRCUITOS Y REDES FECHA DE REVISIÓN: OCTUBRE, 2013 UNIDAD II: CIRCUITOS RESISTIVOS OBJETIVO TERMINAL: APLICAR LOS CONCEPTOS Y LEYES BÁSICA FUNDAMENTALES EN EL ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS RESISTIVOS, CONSIDERANDO LOS ELEMENTOS QUE CONTIENE EL CIRCUITO, Y COMO SE INTERCONECTAN, PARA CONOCER SU COMPORTAMIENTO. OBJETIVOS ESPECIFICOS 1. Interpretar los conceptos y las leyes fundamentales de la teoría de circuitos eléctricos, para el manejo de las partes de circuitos básicos. 2. Aplicar las leyes fundamentales de la teoría de circuitos eléctricos, para la observación del comportamiento de los diversos parámetros. CONTENIDO 1. LEYES DE LA TEORÍA DE REDES ELÉCTRICAS Ley de Ohm - Resistores - Tipos de resistores - Codificación del valor - Fusibles y Potenciómetros Descripción de las partes de un circuito resistivo. Nodos, ramas y lazos Leyes de Kirchhoff 2. CIRCUITOS RESISTIVOS SIMPLE Circuitos de una sola malla y circuitos de un par de nodos Divisor de voltaje Fuentes múltiples /redes de resistencia. Combinaciones de resistencia en serie y en paralelo. Transformaciones estrella /delta Circuitos con combinaciones de resistencias en serie y en paralelo ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES Lluvia de ideas Exposición interactiva Discusiones dirigidas Ejercicios de Aplicación Planteamiento de interrogantes Exposición interactiva Discusiones dirigidas Representación gráfica de esquemas Resolución en clase, de problemas Focalización de la utilidad del contenido RECURSOS INSTRUCCIONALES Pizarra acrílica Marcadores Guía de estudio Material bibliográfico Medios audiovisuales Pizarra acrílica Marcadores Guía de estudio Material bibliográfico Medios audiovisuales Calculadora ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN Observación directa Prueba objetivas. Resolución de problemas como actividad grupal Observación directa Prueba objetivas. Resolución de problemas como actividad grupal PESO % 5% 5% 4 VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE GESTIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN CURRICULAR FACULTAD: INGENIERÍA ESCUELA: COMPUTACIÓN UNIDAD CURRICULAR: CIRCUITOS Y REDES FECHA DE REVISIÓN: OCTUBRE, 2013 OBJETIVOS ESPECIFICOS 3. Describir los indicadores e MEDICIONES ELÉCTRICAS ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES Exposición interactiva instrumentos empleados Medidor de aguja D`Arsonval Discusiones dirigida Marcadores para las mediciones de Mediciones Resolución en clase, Material bibliográfico de problemas Medios CONTENIDO 3. cantidades físicas usadas - Corriente en los circuitos eléctricos - Voltaje resistivos - Resistencia - Potencia RECURSOS INSTRUCCIONALES Pizarra acrílica Focalización de la utilidad del contenido ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN Observación PESO % directa Prueba escrita 10% audiovisuales Calculadora 5 VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE GESTIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN CURRICULAR FACULTAD: INGENIERÍA ESCUELA: COMPUTACIÓN UNIDAD CURRICULAR: CIRCUITOS Y REDES FECHA DE REVISIÓN: OCTUBRE, 2013 UNIDAD III: TÉCNICAS DE ÁNALISIS DE CIRCUITOS. OBJETIVO TERMINAL: EMPLEAR LOS TEOREMAS Y LEYES BÁSICAS FUNDAMENTALES DE LA TEORÍA DE CIRCUITOS EN LA SIMPLIFICACIÓN DEL ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS COMPLEJOS, PARA POSTERIORMENTE REDUCIR EL CIRCUITO DE UNA MANERA MÁS FÁCIL. OBJETIVOS ESPECIFICOS 1. Aplicar la ley de corriente de CONTENIDO 1. TÉCNICAS DE ANÁLISIS NODAL Circuitos que contienen sólo fuentes de corriente independientes o fuentes de corriente dependientes Circuitos que contienen fuentes de voltajes independientes o fuentes de voltajes dependientes Kirchhoff. (LCK) en el análisis de circuitos múltiples, para la determinación del comportamiento de la tensión 2. o voltaje. Emplear la ley del voltaje de 2. Kirchhoff. (LVK) en el análisis de circuitos múltiples, para la observación del comportamiento de la intensidad de corriente eléctrica. TÉCNICAS DE ANÁLISIS DE MALLA Circuitos que contienen sólo fuentes de voltajes independientes Circuitos que contienen fuentes de corriente independientes Circuitos que contienen fuentes dependientes. ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES Lluvia de ideas Exposición interactiva Discusiones dirigida Representación gráfica de esquemas Resolución en clase, de problemas Focalización de la utilidad del contenido Planteamiento de interrogantes Exposición interactiva Discusiones dirigida Representación gráfica de esquemas Resolución en clase, de problemas Focalización de la utilidad del contenido RECURSOS INSTRUCCIONALES Pizarra acrílica Marcadores Guía de estudio Material bibliográfico Medios audiovisuales Calculadora ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN Observación directa Resolución de problemas como actividad grupal Pizarra acrílica Marcadores Guía de estudio Material bibliográfico Medios audiovisuales Calculadora Observación directa Prueba objetivas. Resolución de problemas como actividad grupal PESO % 5% 5% 6 VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE GESTIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN CURRICULAR FACULTAD: INGENIERÍA ESCUELA: COMPUTACIÓN UNIDAD CURRICULAR: CIRCUITOS Y REDES FECHA DE REVISIÓN: OCTUBRE, 2013 OBJETIVOS ESPECIFICOS 3. Utilizar los teoremas de la TEOREMAS DE LA TEORÍA ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES Lluvia de ideas RECURSOS INSTRUCCIONALES Pizarra acrílica DE CIRCUITOS Exposición interactiva Marcadores CONTENIDO 3. teoría de circuitos en la ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN Observación Equivalencia Discusiones dirigidas Guía de estudio circuitos eléctricos lineales Linealidad Representación gráfica de Material bibliográfico problemas como activos Superposición Medios audiovisuales actividad grupal Transformación de fuentes Teorema de Thévenin y de Norton. Circuitos que contienen sólo Resolución en clase, de 10% directa simplificación del análisis de esquemas PESO % Resolución de Calculadora problemas Focalización de la utilidad del contenido fuentes independientes o sólo fuentes dependientes Circuitos que contienen fuentes independientes y dependientes Transferencia máxima de potencia 7 VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE GESTIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN CURRICULAR FACULTAD: INGENIERÍA ESCUELA: COMPUTACIÓN UNIDAD CURRICULAR: CIRCUITOS Y REDES FECHA DE REVISIÓN: OCTUBRE, 2013 UNIDAD IV: ANÁLISIS TRANSITORIO DE CIRCUITOS DE PRIMER Y SEGUNDO ORDEN. OBJETIVO TERMINAL: DESCRIBIR LOS FENÓMENOS DE ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA Y DE LA INDUCCIÓN MAGNÉTICA, ASÍ COMO LAS CONSECUENCIAS PRÁCTICAS DE ESTOS DISPOSITIVOS EN LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS, PARA ANALIZAR SUS COMPORTAMIENTO EN EL TIEMPO. OBJETIVOS ESPECIFICOS 1. Describir las características de los elementos capaces de almacenar energía en un circuito y sus combinaciones, para el análisis del tiempo y descarga de energía. CONTENIDO 1. 2. Aplicar las técnicas de análisis transitorio de circuitos de primer orden, para la observación de su comportamiento en el tiempo. 2. CAPACITANCIA E INDUCTANCIA Capacitores Inductores Características de capacitores y bobinas Combinación de capacitores y bobinas Combinación de capacitores y bobinas Capacitores en serie Capacitores en paralelo Bobinas en serie Bobinas en paralelo CIRCUITOS DE PRIMER ORDEN (RC Y RL) Forma general de las ecuaciones de respuesta Técnicas de análisis Método de ecuación diferencial Método paso por paso ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES Exposición interactiva Discusiones dirigidas Representación gráfica de esquemas Resolución en clase, de problemas Exposición interactiva Discusiones dirigida Representación gráfica de esquemas Resolución en clase, de problemas Focalización de la utilidad del contenido RECURSOS INSTRUCCIONALES Pizarra acrílica Marcadores Material bibliográfico Medios audiovisuales ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN Observación directa Prueba objetivas. Prueba escrita Pizarra acrílica Marcadores Guía de estudio Material bibliográfico Medios audiovisuales Calculadora Observación directa Resolución de problemas como actividad grupal PESO % 15% 10% 8 VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE GESTIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN CURRICULAR FACULTAD: INGENIERÍA ESCUELA: COMPUTACIÓN UNIDAD CURRICULAR: CIRCUITOS Y REDES FECHA DE REVISIÓN: OCTUBRE, 2013 OBJETIVOS ESPECIFICOS 3. Aplicar las técnicas de análisis transitorio de CONTENIDO 3. CIRCUITOS DE SEGUNDO ORDEN (RLC) circuitos de segundo Ecuación del circuito básico orden, para la Desarrollo matemático de las determinación de su respuesta transitoria. ecuaciones de respuesta Respuesta de la red ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES Exposición interactiva Discusiones dirigida Representación gráfica de esquemas Resolución en clase, RECURSOS INSTRUCCIONALES Pizarra acrílica Marcadores Guía de estudio ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN Observación directa Resolución de Material bibliográfico problemas como Medios audiovisuales actividad grupal Calculadora PESO % 15% de problemas Revisar y resumir el tema Focalización de la utilidad del contenido 9 VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE GESTIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN CURRICULAR FACULTAD: INGENIERÍA ESCUELA: COMPUTACIÓN UNIDAD CURRICULAR: CIRCUITOS Y REDES FECHA DE REVISIÓN: OCTUBRE, 2013 BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA 1 ALEXANDER, C. y SADIKU, M. Fundamentos De Circuitos Eléctricos. McGraw-Hill. México. D.F. (2006). 1034 páginas 2 ÁLVAREZ, J. ANTON L, MARCOS, P. y FERRERO, F. Introducción Al Análisis De Circuitos Eléctricos. Universidad de Oviedo, España. (2007). 135 páginas 3 DORF, R. C. y SVOBODA, J. A. Circuitos Eléctricos. Alfaomega. México. D.F. (2009). 908 páginas. 4 HAYT, W.H., KEMMERLY, J.E. y DURBIN, S.M. Análisis De Circuitos En Ingeniería. Ed. McGraw-Hill 7ª Edición México. D.F. (2007). 418 páginas. 5 IRWIN, J D. Análisis básico de circuito en ingeniería. Limusa Wiley. 6a Edición -- México. D.F. (2006). 669 páginas 10