Licenciatura / Ingeniería en:

Biotecnología

Programa de la asignatura

Óptica, electricidad y magnetismo.

Clave

200920414

190920414

ESAD

I. Información general de la asignatura

a. Ficha de identificación

Nombre de la licenciatura o ingeniería:

Ingeniería en Biotecnología

Nombre del curso o asignatura

Óptica, electricidad y Magnetismo

Clave de asignatura: 200920414

190920414

Seriación: No

Cuatrimestre: IV

Horas contempladas: 72

b. Descripción

La asignatura de Óptica, Electricidad y Magnetismo es parte consecuente de la asignatura de Física estudiada en el Módulo 1. Formación básica, que proporciona las herramientas para la observación e interpretación de los fenómenos físicos, que ayudan a comprender los conceptos y teorías primordiales del electromagnetismo y la óptica.

El desarrollo tecnológico e industrial, es un hecho comprobado, que se centra en la investigación electrónica y óptica. Esto se demuestra en los países tecnológicamente desarrollados, ya que no se concibe un desarrollo real, sin el dominio de estos campos. Incluso diversos sistemas de control, antaño mecánicos, actualmente se consideran

obsoletos ante la formidable precisión y respuesta que muestran los sistemas de estado sólido.

En la formación de los ingenieros, es de vital importancia se alcance una comprensión del conocimiento de los avances en la electricidad y magnetismo que están relacionados directamente con elementos circuitales, transductores, radiación y la óptica con elementos como sistemas ópticos, difracción, reflexión y polarización.

El estudio de la unidad se centra en 3 ejes que son: Unidad 1. Electromagnetismo; en la cual se conocerá y caracterizará a los principios que producen los campos electromagnéticos; Unidad 2. Ondas electromagnéticas; en esta unidad se describen los fenómenos eléctricos que dan lugar a las ondas electromagnéticas. Unidad 3. Óptica; en la cual se desarrollan los principios de la interacción de la luz en diferentes medios.La asignatura se ubica dentro del cuarto cuatrimestre, ya que permite partir de los conocimientos previos de la asignatura de Física y tiene una relación directa con las asignaturas de Ingeniería de biorreactores I y II, así como con la Ingeniería de bioprocesos I y II.

c. Propósitos

La asignatura de Óptica, electricidad y magnetismo representa una parte muy importante de los conocimientos de todo ingeniero de cualquiera que sea la especialidad; la Ingeniería en Biotecnología no es la excepción ya que existen áreas en esta especialidad en las cuales la Electricidad y el Magnetismo juegan un papel de primera línea; algunas de estas son: procesos experimentales, aplicación de instrumentos en investigación y funciones particulares de los sistemas de dichos instrumentos. Por lo cual el propósito de esta asignatura está centrado en el conocimiento de los fenómenos electromagnéticos más que en su análisis, por lo cual el componente matemático (vectorial) de todos los procesos y fenómenos se ha diluido lo más que ha sido posible, para presentar de una forma muy clara y particular la descripción de los conceptos que corresponden a los campos electromagnéticos así como sus derivados sin prescindir de su rigor científico facilitando así su asimilación

d. Competencias generales

Analizar los fenómenos electromagnéticos y ópticos a través de sus conceptos físicos, para caracterizar sus parámetros y valores relativos a fenómenos que pueden presentarse en el contexto de la biotecnología.

Competencias específicas de unidad:

• Analizar el electromagnetismo mediante la explicación de sus leyes física asociadas, para describir su influencia potencial en los seres vivos.

• Analizar el espectro electromagnético mediante el estudio de su fundamentación física para relacionarlo con los fenómenos luminosos y eléctricos.

• Analizar el fenómeno óptico para describir sus aplicaciones en el campo de medición, control y calidad, mediante el aspecto ondulatorio de la luz.

e. Temario

1. Electromagnetismo.

1.1. Fuentes del campo magnético

1.1.1. Imanes y conductores de corriente

1.1.2. Oersted y Ampere, representación del campo por líneas de inducción

1.1.3. Fuerza magnética sobre cargas en movimiento

1.2. Ley de Ampere

1.2.1. Ley de Biot y Savart

1.2.2. Aplicaciones

1.3. Inductancia magnética

1.3.1. Ley de Gauss del magnetismo

1.3.2. Ley de Faraday y Lenz

1.3.3. El generador eléctrico

1.3.4. Campos eléctricos inducidos

1.4. Inductancia, energía magnética

1.4.1. Autoinductancia, su cálculo en dispositivos de geometría simple

1.4.2. Inductancia mutua

2. Ondas electromagnéticas

2.1. Radiación y Leyes de Maxwell

2.1.1. Campos electromagnéticos alternantes

2.1.2. Radiación por dipolo oscilante

2.1.3. Absorción de radiación electromagnética

2.1.4. El espectro magnético

2.2. Radiaciones electromagnéticas

2.2.1. Radiación por desaceleración de cargas

2.2.2. Radiación sincrotónica

2.2.3. Guías de ondas y caracterización

3.Óptica

3.1. Caracterización del fenómeno óptico

3.1.1. Naturaleza y velocidad de la luz

3.1.2. Efecto doppler en la luz

3.1.3. Reflexión y refracción de la luz

3.1.4. Dispersión de la luz

3.2. Imágenes y sistemas ópticos

3.2.1. Imágenes en una superficie plana y esférica

3.2.2. Foco y distancia focal

3.2.3. Imágenes en lentes

3.2.4. Sistemas ópticos

3.3. Fenómenos de interferencia

3.3.1. Interferencia por una rendija doble

3.3.2. Experimento de Young

3.3.3. Interferencia en láminas delgadas

3.3.4. Interferometría

f. Metodología de trabajo

El proceso de aprendizaje en una asignatura como Óptica, Electricidad y Magnetismo puede llevarse a cabo en un marco general didáctico de logros y competencias que al ser alcanzadas por los estudiantes propiciarán en ellos habilidades científicas y técnicas específicas para los requerimientos profesionales en el contexto de la ingeniería en biotecnología. Para el caso de una carrera que se estudia a distancia y para el caso particular de las asignaturas que la componen, el método didáctico del constructivismo interviene aquí como marco teórico director, precisamente por sus implicaciones de aprendizaje autónomo y orientado a competencias, enfoque por demás pertinente para este tipo de modalidad. En este marco juega un papel importante la Metodología de Aprendizaje Basado en Casos (ABC), la cual se caracteriza por involucrar al estudiante en situaciones problemáticas concretas del ámbito profesional, las cuales puede enfrentar y resolver mediante la gestión de la información y a través del conocimiento y práctica de procedimientos que el mismo estudiante puede investigar o adquirir a través del contenido de la asignatura; con la finalidad de obtener soluciones y conclusiones para un caso particular que le implique una solución técnica o un problema de información. En este tipo de metodología juegan un papel importante tanto la guía del –facilitador- como las actividades individuales y colaborativas e interactivas que contiene la asignatura, donde ambas partes, tanto el facilitador como las actividades responden a la metodología para encausar, propiciar y guiar la práctica formativa en el proceso de

aprendizaje de elementos concretos y útiles en el ámbito de la especialidad biotecnológica.

g. Evaluación

En el marco del Programa de la ESAD, la evaluación se conceptualiza como un proceso participativo, sistemático y ordenado que inicia desde el momento en que el estudiante ingresa al aula virtual. Por lo que se le considera desde un enfoque integral y continuo.

Por lo anterior, para aprobar la asignatura, se espera la participación responsable y activa del estudiante así como una comunicación estrecha con su facilitador para que pueda evaluar objetivamente su desempeño. Para lo cual es necesaria la recolección de evidencias que permitan apreciar el proceso de aprendizaje de contenidos: declarativos, procedimentales y actitudinales.

En este contexto la evaluación es parte del proceso de aprendizaje, en el que la retroalimentación permanente es fundamental para promover el aprendizaje significativo y reconocer el esfuerzo. Es requisito indispensable la entrega oportuna de cada una de las tareas, actividades y evidencias así como la participación en foros y demás actividades programadas en cada una de las unidades, y conforme a las indicaciones dadas. La calificación se asignará de acuerdo con la rúbrica establecida para cada actividad, por lo que es importante que el estudiante la revise antes realizarla.

A continuación presentamos el esquema general de evaluación.

ESQUEMA DE EVALUACIÓN

Interacciones individuales y colaborativas

10% Evaluación continua

Tareas 30%

Evidencias 40% E-portafolio. 50% Autorreflexiones 10%

Examen 10%

CALIFICACIÓN

FINAL 100%

h. Fuentes de consulta básica

Bibliografía básica

Tipler, Paula (2010) Física para la ciencia y la tecnología. Vol. 2: Electricidad y magnetismo/luz. Reverte

Arboledas (2010) David Electricidad básica. Starbook

Serway, Raymond A. (2009) Física electricidad y magnetismo. Cengage Learning

Braun, Eliezer (2009) Electromagnetismo: de la ciencia a la tecnología. FCE

Sears, Francis (2009) Física universitaria vol. 1. Pearson

Serway, Raymond A. (2009) Física para ciencias e ingenierías con física moderna. Vol.2 Cengage Learning

Bibliografía complementaria

Varela, María Paloma (2000) Electricidad y magnetismo. Sintesis 2

Vecchione, Glen. 2002 Experimentos sencillos con la electricidad. Oniro