Física y Matemáticas de 1º y 2º de Bachillerato (recomendado)

COMPETENCIAS Y RESULTADOS DEL APRENDIZAJE Competencias básicas y generales CB1 Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio. CGB2 Comprensión y dominio de los conceptos básicos de campos y ondas y electromagnetismo, teoría de circuitos eléctricos, circuitos electrónicos, principios físicos de los semiconductores y familias lógicas, dispositivos electrónicos y fotónicos, y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería. CG2 Ser capaz de generar nuevas ideas (creatividad) y de anticipar nuevas situaciones y de adaptarse a trabajar en equipo y relacionarse con otros, pero al mismo tiempo tener capacidad de trabajar de forma autónoma. CB3 Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética. Resultados del aprendizaje RA1.1 Conocimiento y comprensión de las matemáticas y otras ciencias básicas inherentes a su especialidad de ingeniería, en un nivel que permita adquirir el resto de las competencias del título - Comprender y manejar conceptos básicos de electromagnetismo, circuitos eléctricos y dispositivos semiconductores - Comprender los modelos matemáticos que explican estos fenómenos. - Capacidad para ampliar y desarrollar conceptos adquiridos en etapas educativas anteriores, con un enfoque hacia la comprensión de los principios físicos que subyacen en aplicaciones tecnológicas del mundo actual. - Comprender y manejar el método científico. - Comprender y manejar el lenguaje científico. - Desarrollar técnicas y estrategias de razonamiento para la resolución de problemas. RA2.1: La capacidad de analizar productos, procesos y sistemas complejos en su campo de estudio; elegir y aplicar de forma pertinente métodos analíticos, de cálculo y experimentales ya establecidos e interpretar correctamente los resultados de dichos análisis. RA4.3: Capacidad y destreza para proyectar y llevar a cabo investigaciones experimentales, interpretar resultados y llegar a conclusiones en su campo de estudio. RA6.1 Capacidad de recoger e interpretar datos y manejar conceptos complejos dentro de su especialidad, para emitir juicios que impliquen reflexión sobre temas éticos. - Manejar de manera elemental dispositivos y sistemas de medida. - Interpretar y analizar datos experimentales. - Capacidad para organizar, analizar e interpretar información, incluyendo la capacidad de emitir juicios críticos basándose en dicha información. - Capacidad para buscar y analizar información de diferentes fuentes. OBJETIVOS Aplicar los conceptos de electrostática y magnetostática a la corriente eléctrica. Conocer la electrónica física y su aplicación a dispositivos semiconductores. Conocer y entender los circuitos y sus componentes básicos.

1. Ley de Coulomb. Campo eléctrico: Carga eléctrica. Ley de Coulomb. Interacción entre cargas eléctricas. Campo eléctrico. Principio de superposición. Líneas de campo eléctrico. 2. Ley de Gauss: Distribuciones continuas de carga. Densidades de carga. Flujo eléctrico. Ley de Gauss. Aplicación de la ley de Gauss al cálculo de campos eléctricos. 3. Potencial eléctrico: Trabajo electrostático y energía potencial electrostática. Concepto de potencial eléctrico. Potencial creado por una carga puntual. Principio de superposición. Potencial debido a un sistema de cargas puntuales. 4. Conductores y dieléctricos: Comportamiento de materiales conductores y aislantes en el seno de un campo eléctrico. Conductores en equilibrio electrostático. Definición de condensador. Capacidad de un condensador. Cálculo de la capacidad de un condensador plano. Asociación de condensadores. Energía almacenada en un condensador. Condensadores con dieléctricos. 5. Corriente eléctrica: Movimiento de carga en metales. Corriente continua. Intensidad y densidad de corriente. Ley de Ohm. Resistividad y conductividad eléctrica. Potencia disipada en un conductor. Ley de Joule. Energía en un circuito. Fuerza electromotriz. 6. Circuitos de corriente continua: Componentes básicos de un circuito de corriente continua. Resistencias en serie y paralelo. Circuitos equivalentes. Reglas de Kirchhoff. Circuitos de varias mallas. 7. Fuerzas magnéticas y campos magnéticos: Definición de campo magnético. Fuerza de Lorentz. Movimiento de una partícula cargada en un campo magnético. Aplicaciones. Fuerza magnética sobre hilos de corriente. Corrientes eléctricas como fuentes de campo magnético. Ley de Ampère. 8. Inducción magnética. Ley de Faraday: Flujo magnético a través de un circuito. Fem inducida y ley de Faraday. Sentido de la corriente inducida en un circuito. Ley de Lenz. Ejemplos: fem inducida por campos magnéticos variables en el tiempo. Ejemplos: fem de movimiento. Inductancia de un circuito. Inductancia como elemento de un circuito. Circuitos RL. Energía magnética. 9. Elementos de la teoría de circuitos en corriente alterna. Descripción fasorial: Generadores de corriente alterna. Corriente alterna en circuitos con resistencias. Frecuencia y fase. Potencia. Valores eficaces. Corriente alterna en circuitos RL y circuitos RC. Reactancia inductiva y capacitiva. Repaso de números complejos. Fasores. Relaciones fasoriales en circuitos R, L y C. Impedancia. Circuito RLC en serie. Resonancia. Potencia de un circuito RLC. El transformador. 10. Estructura de la materia: átomos y sólidos: Niveles de energía en los sólidos. Bandas de conducción y valencia. Conductores, aislantes y semiconductores. Portadores de carga en semiconductores: electrones y huecos. Semiconductores intrínsecos y extrínsecos. 11. Electrónica física: dispositivos semiconductores: La unión PN. Diodos semiconductores. Polarización directa e inversa. Transistores de efecto campo: El transistor MOSFET. Aplicaciones.

- Clases magistrales donde se explicarán los conceptos teóricos necesarios (2.2 ECTS) - Clases en grupos reducidos para resolución de problemas (2.5 ECTS) El objetivo de estas sesiones es desarrollar las siguientes destrezas - Comprender el enunciado de un problema (por ejemplo, dibujando un esquema que resuma los datos principales del enunciado) - Identificar el fenómeno físico y las leyes físicas involucradas en el enunciado. - Desarrollar estrategias para la resolución del problema (por ejemplo, dividir el problema en pequeños "subproblemas") - Ser riguroso y cuidadoso en el uso de las matemáticas necesarias para la resolución del problema. - Ser capaz de analizar si el resultado obtenido es razonable (¿tiene sentido el resultado? ¿son consistentes las dimensiones de las magnitudes calculadas? - Sesiones de laboratorio (0.8 ECTS) Las principales destrezas que se pretenden desarrollar en esta actividad son - Comprender que la física es una ciencia experimental y que se pueden reproducir en el laboratorio las leyes que se presentan de manera teórica en las clases magistrales. - Utilizar instrumentación científica y aprender a ser cuidadoso en el manejo de instrumentos científicos. - Aprender a adquirir con cuidad y rigor datos experimentales - Aprender los fundamentos del tratamiento de datos experimentales. - Escribir un informe que refleje los resultados del experimento realizado. - Razonar de manera crítica la calidad de los resultados obtenidos (¿se ha conseguido el objetivo pretendido en el experimento?) - Pruebas parciales de evaluación individual. (0.5 ECTS) - Sesiones de tutoría: una sesión de 1 h por semana para la clase magistral y 1 sesión de 1 h por semana para el grupo pequeño. - Examen final. En esta asignatura los y las estudiantes no deben utilizar herramientas de inteligencia artificial para la realización de los trabajos o ejercicios propuestos por el profesor o la profesora. En el supuesto de que la utilización de IA por el/la estudiante dé lugar a fraude académico por falsear los resultados de un examen o trabajo requerido para acreditar el rendimiento académico, se aplicará lo dispuesto en el Reglamento de la Universidad Carlos III de Madrid de desarrollo parcial de la Ley 3/2022, de 24 de febrero, de convivencia universitaria.