electromagnetismo (programa analítico)evirtual.uaslp.mx/innovacion/equipo/pe/curr - cie iner.pdfde...

U n i v e r s i d a d A u t ó n o m a d e S a n L u i s P o t o s í F a c u l t a d d e C i e n c i a s

Programas Analíticos de la Ingeniería en Nanotecnología y Energías Renovables .

Pág. 1

Electromagnetismo (Programa Analítico) A) NOMBRE DEL CURSO: ELECTROMAGNETISMO

B) DATOS BÁSICOS DEL CURSO

Semestre Horas de teoría por semana

Horas de práctica por semana

Horas trabajo adicional

estudiante

Créditos

VI 4 1 3 8

C) OBJETIVOS DEL CURSO

Objetivos generales

Al finalizar el curso el estudiante:

Conocer y resolver problemas de Análisis Vectorial.

Conocer y aplicar el concepto de carga eléctrica y campo eléctrico y magnético.

Conocer y Aplicar las leyes que gobiernan la teoría del Electromagnetismo.

Conocer y aplicar el concepto de Campo Electromagnético

Describir, conocer la forma de aplicar las Ecuaciones de Maxwell.

Resolver problemas utilizando las Ecuaciones de Maxwell

Determinar las implicaciones de la Teoría Electromagnética en otros campos de la física

Con lo cuál desarrollará su competencia para:

Razonar a través del establecimiento de relaciones coherentes y sistematizables entre las ecuaciones que gobiernan la teoría electromagnética y la naturaleza.

Aprender a aprender y para adaptarse a los requerimientos cambiantes del contexto a través de habilidades de pensamiento complejo: Análisis, problematización y contextualización.

Asimilar y transmitir conocimientos básicos de los sistemas electromagnéticos o que contienen campos eléctricos y magnético o ambos y la forma de aplicarlos.

Visualizar, entender y solucionar problemas científicos y prácticos en la ingeniería que involucre el uso de la teoría electromagnética y/o las ecuaciones de Maxwell.

Aplicar conocimientos de la teoría electromagnética en diferentes campos del conocimiento como la Física, la Química, la ingeniería eléctrica y otros campos.

Objetivos específicos

Unidades Objetivo específico

1. Introducción sobre Análisis Vectorial

El estudiante tendrá un conocimiento fundamental y la capacidad de utilizar la matemática involucrada en los campos vectoriales. Utilizar y conocer la algebra vectorial, los operadores matemáticos como son el gradiente, divergencia y otros operadores de los campos vectoriales.



Pág. 2

2. Cargas y Campos.

Definir y utilizar el concepto de carga eléctrica, leyes de conservación y distribución de carga. Energía asociada con una distribución de carga. Flujo eléctrico. Conocer la ley de Gauss y su aplicaciones.

3. Potencial eléctrico

Definir y utilizar los conceptos de potencial eléctrico y magnético y la unificación de ambos. El estudiante tendrá que resolver problemas con potenciales.

4. Campo eléctrico en los conductores I

Describir y entender el efecto de los campos en el transporte de carga en los metales. Entender los conceptos de conductores, capacitores y energía almacenada en capacitores.

5. Campo eléctrico en los conductores II

Describir y resolver problemas de transporte de carga en metales y materiales afines. Resolver problemas diversos de la ley de ohm y de circuitos simples. Entender y explicar los mecanismos de conducción en diferentes materiales y la disipación de energía que produce. Desarrollar habilidad para resolver problemas donde interviene la fuerza electromotriz y corriente alteran o variable.

6. Campo de cargas móviles

Conocer el efecto que tiene el movimiento de carga en la formación de campos electromagnéticos, además de resolver problemas, donde se considere marcos de referencia. Entender el efecto sobre el campo de cargas a velocidad constante y sometida a una fuerza que produce aceleración sobre una carga o conjunto de cargas. Resolver problemas de interacción entre cargas móviles.

7. Campo magnético

Conocer y entender el origen del campo magnético. Resolver relacionados con el origen del campo magnético. Describir el campo magnético cuyo origen son bobinas o espirales. Describir las discontinuidades del campo magnético. Conocer y aplicar el campo magnético en algunos problemas fundamentales de la física tales, experimento de Rowlan o efecto Hall, superconductividad y otros.

8. Inducción magnética y ecuaciones de Maxwell

Describir y entender la ley de Faraday. Resolver problemas de movimiento de cargas en espiras conductoras y campos magnéticos, Describir el comportamiento de cargas en espiras en presencia de un campo magnético estacionario. Conocer y resolver problemas de inducción mutua entre espiras y el de autoinducción. Resolver problemas de energía almacenada en un campo magnético y corriente de desplazamiento.

D) CONTENIDOS Y MÉTODOS POR UNIDADES Y TEMAS

Unidad 1. Introducción sobre Análisis Vectorial 7

1.1 Definiciones y operaciones de vectores. 1

1.2 Algebra Vectorial 1

1.3 Integración vectorial 1

1.4 Concepto de divergencia y otros operadores 1



Pág. 3

1.5 Divergencia 1

1.6 Operador Curl. 1

1.7 Otros operadores 1

Unidad 2. Cargas y Campos 14

2.1 Conceptos de carga eléctrica 1 2.1.1 tipos y magnitudes de carga

2..1.2 concepto de densidad de carga 1 2.2 Conservación y cuantización de la carga

2.3 Ley de Coulomb 1

2.3.1 Cálculos con la ley de Coulomb 1

2.4 Distribución de Carga 1

2.5 Energía en una distribución de carga 1

2.5.1 Energía eléctrica en una distribución de carga en una y dos dimensiones. 1

2.5.1 Energía eléctrica en una red cristalina 1

2.6 Campo Eléctrico 1

2.7 Flujo Eléctrico 1

2.8 Ley de Gauss 1

2.9 Aplicaciones de la ley de Gauss 1

2.9.1 Campo de una distribución esférica de carga 1

2.9.2 Campo en una carga lineal 1

Unidad 3. Potencial Eléctrico 14

3.1 Integral curvilínea del campo eléctrico 1 3.2 Potencial eléctrico.

3.3 Gradiente de una función escalar. 1

3.4 Deducción del campo a partir del potencial. 1

3.5. Calculo de Potenciales 1

3.5.1 Potencial por una carga puntual 1

3.5.2 Potencial por una carga lineal y un disco cargado 1

3.6 Fuerza sobre una carga superficial 1

3.7 Energía asociada a un campo eléctrico 1



Pág. 4

3.8 Divergencia de una función vectorial y representación en coordenadas cartesianas. 1

3.9 Teorema de Gauss y forma diferencia de la ley de Gauss 1

3.10 Ecuación de Laplace 1

3.11 Rotacional e una función vectorial y representación en coordenadas cartesianas 1

3.12 Significado físico del rotacional 1

3.13 Teorema de Stokes 1

Unidad 4. Campo Eléctrico en los Conductores I 7

4.1 Conductores y aisladores. 1

4.2 Conductores en un campo electrostático. 1

4.3 Problema electrostático general (teorema de unicidad). 1

4.4 Sistemas simples de conductores 1

4.5 Condensadores y capacidad. 1

4.6 Potenciales y cargas en conductores. 1

4.7 Energía almacenada en un condensador 1

Unidad 5. Campo Eléctrico en los Conductores II 10

5.1 Transporte de cargas y densidad de corriente. 1

5.2 Corrientes estacionarias. 1

5.3 Conductividad eléctrica y la ley de ohm. 1

5.4 Modelo para la conductividad eléctrica. 1

5.5 Resistencia de los conductores. 2

5.6 Circuitos simples. 1

5.7 Disipación de energía en un circuito. 1

5.8 Fuerza electromotriz. 1

5.9 Corrientes variables 1

Unidad 6. Campos de carga móviles 10

6.1 Transformaciones de Galileo. 1

6.2 Transformaciones de Lorentz. 1

6.3 Fuerzas magnéticas. 1



Pág. 5

6.4 Medida de la carga en movimiento 1

6.4.1 Invariancia de la carga 1

6.5 Medida del campo eléctrico en diferentes marcos de referencia. 1

6.6 Campo de una carga puntual que se mueve con velocidad constante 1

6.7 Campo de una carga que en movimiento o estática. 1

6.8 Fuerza sobre una carga móvil. 1

6.9 Interacción entre cargas móviles 1

Unidad 7. Campo Magnético 8

7.1 Campo magnético. 1

7.1.1 Algunas propiedades del campo magnético 1

7.2 Potencial Vectorial 1

7.3 Campos de espiras y bobinas 1

7.4 Discontinuidad del campo magnético 1

7.5 Transformación de los campos. 1

7.6 Experimento de Rowland 1

7.7 Efecto Hall 1

Unidad 8. Inducción magnética y ecuaciones de Maxwell 10

8.1 Descubrimiento de Faraday 1

8.2 Movimiento de una espira en un campo magnético constante. 2

8.3 Una espira en presencia de un campo magnético 1

8.4 Ley universal de la inducción. 1

8.5 Inducción mutua. 1

8.6 Teorema de reciprocidad. 1

8.7 Autoinducción 1

8.8 Energía almacenada en un campo magnético. 1

8.9 Corriente de desplazamiento. 1

Lecturas y otros recursos

Lectura correspondiente de los capítulos los libros de texto básicos, complementarios y sitios en internet. El profesor podrá entregar material adicional si así lo considera adecuado.



Pág. 6

Métodos de enseñanza Además de la exposición por parte del profesor de los temas claves de la unidad, se recomienda integrar los enfoques de aprendizaje basados en problemas y en proyectos.

Se recomienda que al inicio de cada unidad el profesor especifíque las secciones o contenidos de las referencias a utilizar.

Al final de cada unidad el profesor presentará un compendio que estructure, de coherencia y unifique los conocimientos recien adquiridos.

El profesor encargará la resolución de problemas, por grupos de estudiantes (se recomiendan grupos pequeños de 3-4 estudiantes), que promuevan el desarrollo de las copentencias transversales y profesionales tales como el estudio autónomo y el trabajo en equipo.

El profesor encargará la elaboración de proyectos, por grupos de estudiantes, que promuevan el desarrollo de las copentencias transversales y profesionales tales como el estudio autónomo y el trabajo en equipo.

El profesor supervisará el desarrollo y evaluará los proyectos presentados y los problemas resueltos por parte de los grupos de estudiantes.

Actividades de aprendizaje

Resolución de ejercicios en el pizarrón por parte de los alumnos.

Tareas individuales de resolución de problemas del libro de texto.

Elaboración de proyectos en forma grupal.

Resolución de problemas en forma grupal.

E) ESTRATEGIAS DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE Además de la exposición en pizarrón de los temas que el profesor considere claves de la materia, se recomienda que se pondere el aprendizaje centrado en el estudiante tales como aprendizaje basado en proyectos y aprendizaje basado en problemas. El profesor podrá encargar a grupos de alumnos resolver problemas o entregar proyectos que involucren desarrollar, comprender y reflexionar temas de la materia por su propia cuenta, sin la enseñanza directa del profesor, quien sólo se mantendrá como guía y apoyo en la resolución de dudas. Al final de cada unidad estos trabajos serán entregados al profesor o serán expuestos frente al grupo para su corrección y evaluación. Estrategias pedagógicas recomendadas:

Exposición del maestro con apoyo de recursos visuales y audiovisuales: desarrollo de temas clave, introducción de los temas del cual se encargarán proyectos y problemas, exposición de cuadros que resuman y unifiquen el material de cada unidad.

Uso de las TIC: asesoramiento a distancia mediante comunicación vía internet, enriquecimiento de material mediante páginas web que clarifiquen y amplíen (con recursos como videos, imágenes) los temas del curso. En lo posible, crear un sitio en internet especial para la materia, en el cuál el profesor pueda administrar tareas ó calificaciones y se



Pág. 7

pueda reunir información adicional sobre los temas del curso (enlaces a videos, revistas, bases de datos, etc.).

Resolución de problemas en sesiones de práctica por parte del profesor y de los alumnos.

Evaluación de conceptos formales en exámenes parciales.

Evaluación de la capacidad de síntesis e integración del conocimiento mediante exámenes parciales.

F) EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN La evaluación del desempeño del estudiante en el curso se hará con base en las calificaciones que obtenga en los exámenes parciales (los cuales estarán compuestos por resolución de problemas del libro de texto básico y la descripción de conceptos del temario) y en los trabajos o proyectos entregados (el cuál involucrará el desarrollo y comprensión de los conceptos del temario y la solución a problemas con un nivel de complejidad mayor al de los exámenes parciales). Los problemas o proyectos grupales podrán ser evaluados en forma escrita o mediante la exposición de los alumnos frente al grupo. Se deben realizar al menos tres exámenes parciales y un examen ordinario (que incluya todas las unidades).

Elaboración de: Periodicidad Abarca Ponderación

Primer examen parcial (80%), Problemas/Proyecto (20%)

1 Unidad 1-3 25%

Segundo examen parcial (80%),

Problemas/Proyecto (20%)

1 Unidad 3-5 25%

Tercer examen parcial (80%), Problemas/Proyecto (20%)

1 Unidad 5-6 25%

Examen ordinario 1 Unidades 1-8 25%

TOTAL 100%

G) BIBLIOGRAFÍA Y RECURSOS INFORMÁTICOS Textos básicos

Fundamentos de Teoría Electromagnética, John R. Reitz, Frederick j: Milford, Addison –Wesley Publisher Company.

Electricidad y Electromagnetismo Teoría Electromagnética, Edward M. Purcell. W. H. Hayt editorial Reverte.

Programa Analítico

Energías Renovables

A) Nombre del Curso: Energías Renovables

B) Datos básicos del curso

Semestre Horas de teoría

por semana

Horas de práctica

por semana

Horas trabajo

adicional estudiante

Créditos

6 5 0 3 8

C) Objetivos del curso

Objetivos generales

Al concluir el curso el estudiante tendrá una visión actualizada sobre las energías renovables sus principios básicos, sus ventajas y desventajas, así como las posibilidades de aplicación en diferentes campos. Desarrollar la capacidad de evaluación y diagnóstico e implementación de soluciones en sistemas de generación de energía de fuentes renovables.



1. Tópicos selectos sobre concentración de gases invernadero en la atmósfera.

El estudiante tendrá claro el efecto de los gases de origen fósil en el proceso de calentamiento global que sufre el planeta. Deberá conocer los diferentes reportes científicos y su información de manera detallada, que avalan esta aseveración y los diferentes mecanismos globales que se están desarrollando para disminuir este efecto.

2. Tópicos selectos avanzados de Energía Solar.

El estudiante tendrá conocimiento de las dos tecnologías básicas de aprovechamiento solar, 1) celdas fotovoltaicas y 2) concentradores solares. De estas dos tecnologías deberá tener conocimiento actualizado de las diferentes tecnologías líderes en el mundo así como su ingeniería básica en la que se sustenta.

3. Tópicos selectos avanzados de Energía Eólica

El estudiante tendrá los elementos físicos básicos en los que se funda el aprovechamiento de la energía eólica y su descripción matemática modelada para diferentes situaciones. Se deberá tener información actualizada de las diferentes tecnologías usadas para el aprovechamiento de la energía eólica.

4 Tópicos selectos avanzados de Energía derivada de Biomasa

Uno de los elementos fundamentales de las energías renovables es la biomasa, así pues el estudiante deberá tener información actualizada de las diferentes formas de obtener biomasa y la tecnología mas conocida para aprovechar este tipo de energía.

5 Tópicos selectos avanzados de Celdas Generadoras de energía

El estudiante sabrá definir y explicar el funcionamiento de una celda generadora de energía, utilizando ya sea hidrógeno o algún otro combustible no fósil. Se debe conocer los últimos avances de la tecnología sobre celdas de energía y su eficiencia.

D) Contenidos y métodos por unidades y temas

Unidad 1. Tópicos selectos sobre concentración de gases invernadero en la

atmósfera.

15 h

Tema 1.1 Energética general y medio ambiente. 2 h

1.1.1 Fuentes actuales de energía y su impacto en el medio ambiente. 1.1.2 Consumo, producción y transporte de fuentes de energía de origen fósil.

Tema 1.2 Climatología y cambio climático. 3 h

1.2.1 Concentración de gases de efecto invernadero en la atmosfera 1.2.2 Mediciones de CO2, tendencia de Keeling 1.2.3 Informe del Panel Intergubernamental de cambio climático

Tema 1.3 Desarrollo sustentable. 3 h

1.3.1 Elementos para desarrollar una política de desarrollo sustentable 1.3.2 Alternativas para la sustitución de fuentes de energía fósil por renovables

Tema 1.4 El petróleo 3 h

1.4.1 Análisis de la producción mundial de petróleo gas y carbón 1.4.2 Análisis del consumo de petróleo gas y carbón 1.4.5 Análisis de las reservas de petróleo gas y carbón.

Tema 1.5 Tratados de Kyoto y de Copenhagen. 3 h

1.5.1 Acuerdos del los tratados de Kyoto y Copennhagen. 1.5.2 Reporte histórico de cumplimiento de estos tratados

Tema 1.6 Economía Energética. 1

1.6.1 Hacia una política energética sustentable 1.6.2 Elementos necesarios para el desarrollo económico con fuentes de energía sustentable.

Métodos de enseñanza

Exposición detallada frente al pizarrón y en presentaciones de información mediante Power Point de cada uno de los temas haciendo énfasis en la información actualizada sobre los temas.


Resolución de algunos problemas tanto por parte del alumno como del maestro y sobre todo presentación de temas por parte de los estudiantes.

Unidad 2. Tópicos selectos avanzados de Energía Solar 20 h

Tema 2.1 Aplicaciones y elementos Fotovoltaicos. 5 h

1.2.1 Funcionamiento de una celda fotovoltaica 1.2.2 Diferentes tipos de celdas fotovoltaicas 1.2.3 Eficiencia y principales características de funcionamiento de la celda fotovoltaica.

Tema 2.2 Aplicaciones a base de concentración solar. 5 h

2.2.2 Concepto de Insolación y distribución geográfica 2.2.2 Diferentes tecnologías de concentradores solares 2.2.3 Concentradores solares para uso en viviendas 2.2.4 Plantas de Concentradores solares con espejos parabólicos 2.2.5 Plantas de concentración solar con torre de concentración 2.2.6 Estado actual de la tecnología de concentradores solares

Tema 2.3 Cogeneración. 5 h

2.2.1 Tecnología de tercera generación 2.2.2 Convergencia de las tecnologías de generación de energía 2.2.3 Condiciones para la cogeneración.

Tema 2.4 Tópicos selectos en aplicación de nanomateriales como elementos base de dispositivos fotovoltaicos

5 h

2.4.1 Nanotecnología y energías renovables 2.4.2 materiales nanoestructurados aplicados a concentradores solares.


Los libros de texto sugeridos.


Exposición detallada frente al pizarrón de cada uno de los temas haciendo énfasis en la estructura ordenada de la materia y las estructuras más comunes encontradas en la naturaleza. En el caso de estructura cristalina podrá ayudarse de modelos tridimensionales y modelaciones por computadora a fin de ejemplificar las simetrías de los cristales.


Resolución de problemas tanto por parte del alumno como del maestro. El estudiante deberá construir modelos cristalográficos en tres dimensiones para una mejor compresión de las simetrías cristalográficas.

Unidad 3. Tópicos selectos avanzados de Energía Eólica 15 h

Tema 3.1 Generadores Eólicos. 5 h

3.1.1 Definición de energía eólica y sus principios físicos. 3.1.2 Turbinas para la generación eólica 3.1.3 Modelos topográficos que favorecen la generación de energía por medios eólicos.

Tema 3.2 Conexión en redes de Generadores Eólicos 10 h

3.2.1 Redes eléctricas y turbinas de generación eolica 3.2.2 Modelación de distribución de generadores eólicos en el campo.


Lectura de los libros de texto recomendados.


Exposición detallada frente al pizarrón de cada uno de los temas.


Discusión y de la problemática por parte del profesor del curso como por parte del alumno, además de presentación de los estudiantes de alguno de los temas. Presentar mediante modelación por computadora del comportamiento de los vientos en función de la altura y de ser posible con la geografía del un sitio haciendo énfasis en sitios planos y en sitios con colinas.

Unidad 4. Tópicos selectos avanzados de Energía derivada de Biomasa 20 h

Tema 4.1 Biomasa. 5 h

4.1.1 Definición 4.1.2 Diferentes tipos de Biomasa

Tema 4.2 Biomasa derivada de algas 5 h

4.2.1 Tipos y características de algas para la producción de biomasa 4.2.2 Tecnología para la producción de biomasa 4.2.3 Conversión y eficiencia de la biomasa en diferentes tipos de energía.

Tema 4.3 Biodiesel. 5 h

4.3.1 Definición de un biodicel 4.3.2 Factores de conversión a una energía útil final. 4.3.3 Conversión termoquímica 4.3.3.1 Gasificación 4.3.3.2 Pirolisis 4.3.3.3 Carbonifiación 4.3.4 Conversón fisicoquímica 4.3.5 conversión bioquímica 4.3.5.1 fermentación 5.3.5.2 digestión anaerobia 5.3.5.3 digestión aérobica

Tema 4.4 Etanol 5 h

4.4.1 Conceptos etanol 4.4.2 factor de conversión a una energía útil final 4.4.3 Tecnología para la obtención de etal 4.4.4 Tecnología para el uso del etanol como fuente de energía final. 4.4.5 Información actualizada de la producción y consumo de etanol 4.4.6 Problemática de la producción del etanol.

Tema 4.5 Jathopha

4.5.1 Definición de Janthopha 4.5.2 Producción de biodisel a partir de Janthopha 4.5.3 Tecnología para el aprovechamiento de Janthopha


Artículos de divulgación, y los Libros de texto. Presentación de casos de estudio. Lectura de capitulo recomendado.


Exposición detallada frente al pizarrón y/o presentaciones usando computadora de cada uno de los temas. Se recomienda que el estudiante lea previamente el material de cada clase. Presentación por parte de los estudiantes de los temas de la unidad. Realizar búsquedas bibliográficas a fin de conocer los últimos avances científicos, tecnológicos y las tendencias actuales sobre las energías renovables de cada uno de los temas.


Estudio de los Libros de Texto, Artículos de Divulgación científica y Resolución de problemas tanto por parte del alumno como del maestro durante la clase.

Unidad 5. Tópicos selectos avanzados de Celdas Generadoras de energía 10 h

Tema 5.1. Hidrógeno como combustible. 5 h

5.1.1 Obtención de energía a partir de hidrógeno 5.1.2 Tecnología para la obtención de energía a partir de hidrogeno 5.1.3 Problemática del uso de hidrogeno en la producción de energía. 5.1.4 Estado actual de la tecnología de aprovechamiento del hidrógeno para la

obtención de energía.

Tema 5.2 Celdas de combustible 5 h

5.2.1 Definición de una celda de combustible 5.2.2 Descripción física de una celda de combustible 5.2.3 Estado actual y eficiencia de las celdas de combustible


Artículos de divulgación, lectura del texto del curso.


Exposición detallada frente al pizarrón de cada uno de los temas haciendo énfasis del significado físico de cada uno de los conceptos nuevos.


Resolución de problemas tanto por parte del alumno como del maestro. Presentación por parte de los estudiantes de algunos de los temas.

E) Estrategias de enseñanza y aprendizaje

Exposición del maestro con apoyo de recursos visuales y audiovisuales

Tareas previas y posteriores a cada tema

Análisis de textos científicos y tecnológicos

Evaluación de conceptos formales en exámenes parciales

Evaluación de la capacidad de síntesis e integración del conocimiento mediante exámenes parciales

Presentaciones sobre los temas de interés del curso por parte de los estudiantes

F) Evaluación y acreditación

La evaluación del desempeño del estudiante en el curso se hará con base en las calificaciones que

obtenga en los exámenes parciales (los cuales estarán compuestos por resolución de problemas del

libro de texto básico y la descripción de conceptos del temario) y en los trabajos o proyectos

entregados (el cuál involucrará el desarrollo y comprensión de los conceptos del temario y la

solución a problemas con un nivel de complejidad mayor al de los exámenes parciales). Los

problemas o proyectos grupales podrán ser evaluados en forma escrita o mediante la exposición de

los alumnos frente al grupo. Se deben realizar al menos tres exámenes parciales y un examen

ordinario (que incluya todas las unidades).

Elaboración y/o presentación Periodicidad Abarca Ponderación

Primer examen parcial 1 Unidades 1-2 20%

Segundo examen parcial 1 Unidades 3-4 20%

Tercer examen parcial 1 Unidades 5 20%

Presentación de temas por parte de los alumnos

3 1-5 20%

Examen Ordinario 1 1-5 20%

TOTAL 100%

G) Bibliografía y recursos informáticos

Textos básicos:

“Profiting from clean energy: a complete guide to trading green”, Richard W. Asplund, John Wiley Press 2008. Energías renovables, Jaime González Velasco, Reverte, 2009. Geopolítica de la Energía, Joan Prats, Catalá, 2007. Reportes de la IEA (International Energyy Agency, en su página de internet, www.iea.org). Reportes de la Secretaría de Energía de México (http://www.sener.gob.mx/portal/publicaciones.html)



Pág. 1

MNVI-5 FENOMENOLOGÍA EXPERIMENTAL A) NOMBRE DEL CURSO: MNVI-5 FENOMENOLOGÍA EXPERIMENTAL




Horas trabajo adicional estudiante

Créditos

VI 1 4 3 8

C) OBJETIVOS DEL CURSO Objetivos generales

Al finalizar el curso el estudiante será capaz de:

Enumerar y explicar los conceptos básicos de diferentes montajes experimentales.

Describir las principales características de la metodología científica experimental.

Explicar los conceptos esenciales de los diferentes efectos físicos estudiados de forma experimental.

Describir por medio de reportes científicos el análisis de resultados obtenidos vía experimental.


Razonar a través del establecimiento de relaciones coherentes y sistematizables entre la información derivada de la presente materia y sus modelos explicativos derivados de los campos científicos.

Aprender a aprender y para adaptarse a los requerimientos cambiantes del contexto a través de habilidades de pensamiento complejo: Análisis, problematización y contextualización,

Asimilar y transmitir conocimientos básicos de los materiales y sus usos.

Visualizar, entender y solucionar problemas científicos y prácticos en la ingeniería que involucre el montaje de técnicas experimentales.

Plantear, analizar y resolver problemas referentes al uso de la Nanotecnología y las ER, mediante la utilización técnicas experimentales.



1. Análisis de Señales.

Describir y utilizar los conceptos de obtención, procesamiento y análisis de señales.

2. Espectroscopia de resonancia de espín electrónico.

Describir la técnica de ESR, la interacción de los campos magnéticos y su aplicación.

3. Experimento de la relación e/m.

Obtener la relación carga/masa de un electrón en forma experimental. Describir los

4. Experimento de

Franck-Hertz.

Reproducir los experimentos de Frank-Hertz sobre difracción de electrones y rayos catódicos.



Pág. 2

5. Experimento de Millikan.

Describir y realizar el montaje experimental del experimento de Millikan para medir la carga elemental del electrón.

6. Efecto fotoeléctrico.

Describir los conceptos del carácter ondulatorio-partícula de electrones y fotones. Observar experimentalmente el efecto fotoeléctrico.

7. Oscilaciones forzadas.

Realizar el montaje y análisis experimental de arreglos de péndulos libres y acoplados para observar los efectos de las oscilaciones forzadas.

8. Giróscopo. Realizar el experimento de Foucault y el montaje del experimental con un giróscopo.

D) CONTENIDOS Y MÉTODOS POR UNIDADES Y TEMAS Unidad 1. Análisis de Señales. 10

1.1 Fuentes de señales. 2.5

1.2 Procesador de señales y sistemas de lectura. 2.5

1.3 Análisis de Fourier. 2.5

1.4 Análisis de distorsión de señales. 2.5

Unidad 2. Espectroscopia de resonancia de espín electrónico. 10

2.1 Interacción de Campos magnéticos. 4

2.2 Conceptos básicos. 3

2.3 Caracterización ESR. 3

Unidad 3. Experimento de la relación e/m. 10

3.1 Descarga eléctrica a través de un gas. 3

3.2 Efecto de un campo magnético sobre un haz de electrones. 3

3.3 Relación de la carga a la masa de un electrón. 4

Unidad 4. Experimento de Franck-Hertz. 10

4.1 Difracción de electrones. 3

4.2 Difracción de rayos catódicos. 3

4.3 Experimento de Franck-Hertz. 4

Unidad 5. Experimento de Millikan. 10

5.1 Estructura del átomo. 3



Pág. 3

5.2 Estudio de campos eléctricos. 3

5.3 Montaje del experimento de Millikan. 4

Unidad 6. Efecto fotoeléctrico 10

6.1 Ondas de luz. 2

6.2 Experimento de Hertz. 2

6.3 El electrón. 2

6.4 Los cuantos de Planck. 2

6.5 Experimento del efecto fotoeléctrico. 2

Unidad 7. Oscilaciones forzadas 10

7.1 Oscilador armónico unidimensional amortiguado. 2

7.2 Resonancia. 2

7.3 Oscilaciones forzadas de dos péndulos acoplados. 2

7.4 Oscilador Forzado. 2

7.5 Estudio del caos. 2

Unidad 8. Giróscopo 10

8.1 Experimento de Foucault. 5

8.2 Montaje del experimento con un giróscopo. 5


Lectura correspondiente de los capítulos los libros de texto básicos, complementarios y sitios en internet. El profesor podrá entregar material adicional si así lo considera decuado.



Pág. 4














Uso de las TIC: asesoramiento a distancia mediante comunicación vía internet, enriquecimiento de material mediante páginas web que clarifiquen y amplíen (con recursos como videos, imágenes) los temas del curso. En lo posible, crear un sitio en internet especial para la materia, en el cuál el profesor pueda administrar tareas ó calificaciones y se pueda reunir información adicional sobre los temas del curso (enlaces a videos, revistas, bases de datos, etc.).



Pág. 5




F) EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN La evaluación del desempeño del estudiante en el curso se hará en base a las calificaciones que obtenga en los exámenes parciales (los cuales estarán compuestos por resolución de problemas del libro de texto básico y la descripción de conceptos del temario) y en los trabajos o proyectos entregados (el cuál involucrará el desarrollo y comprensión de los conceptos del temario y la solución a problemas con un nivel de complejidad mayor al de los exámenes parciales). Los problemas o proyectos grupales podrán ser evaluados en forma escrita o mediante la exposición de los alumnos frente al grupo. Se deberá realizar tres exámenes parciales y un examen ordinario (que incluya todas las unidades).


Primer examen parcial (50%), Proyecto (50%)

1 Unidad 1-3 25%

Segundo examen parcial (50%), Proyecto (50%)

1 Unidad 3-5 25%

Tercer examen parcial (50%), Proyecto (50%)

1 Unidad 5-8 25%

Cuarto examen parcial (50%), Proyecto (50%)

1 Unidad 1-8 25%

TOTAL 100%

G) BIBLIOGRAFÍA Y RECURSOS INFORMÁTICOS Textos básicos Experiments in modern physics, Dunlap, R.A., Academic Press, USA (1966). A practical guide to data analysis for physical science students, Lyons, L., ed. Cambridge University Press (1992).

Experimental physics, Oxford University Press, GB. Dunlap, R.A., (1988). Textos complementarios An introduction to measurement theory and experiment design, Baird, D.C., 3a edición, ed. Prentice Hall, USA (1995). Art of experimental physics, Daryl W. Preston, Eric R. Dietz (1991), ed. John Wiley & Sons.



Pág. 6

Sitios de internet Sitios sobre experimentos de física, recuperado el 8 de Agosto del 2013, de

http://www.physicsclassroom.com/class/light/u12l3d.cfm Sitios sobre simuladores de experimentos de física, recuperado el 8 de Agosto del 2013, de

http://www.sciencefairadventure.com/Physics.aspx

Sitios de la sobre experimentos de física de la IOP, recuperado el 8 de Agosto del 2013, de

http://www.nuffieldfoundation.org/



Pág. 1

Ingeniería Solar II (Programa Analítico) A) NOMBRE DEL CURSO: INGENIERÍA SOLAR II




Horas trabajo adicional

estudiante

Créditos

6 4 1 3 8

C) OBJETIVOS DEL CURSO

Objetivos generales

Al finalizar el curso el estudiante:

Que el estudiante tenga las bases físicas para calcular diseñar y desarrollar sistemas solares tanto pasivos como activos en la producción y aprovechamiento de energía solar y que sea capaz de realizar estudios diagnósticos y evaluaciones de la eficiencia de sistemas y procesos basados en energía solar. Tendrá la capacidad de desarrollar proyectos arquitectónicos sencillos que permitan controlar el clima en vivienda y en algunos otros ambientes donde no se requiera gran inversión.


Desarrollar proyectos sencillos y útiles de arquitectura solar pasiva para lograr bioclima en vivienda y algunos otros ambientes donde no se requiera gran inversión.

Conocer los materiales más adecuados por sus propiedades térmicas y mecánicas que permiten el diseño arquitectónico para el aprovechamiento de la energía solar de forma pasiva.

Diseño de instalaciones solares con fluidos que contengan caloportadores para el aprovechamiento de la energía solar

Diseño de instalaciones fotovoltaicas autónomas semiautónomas o conectadas a red y la evaluación de costos.

Diseño para el bombeo de agua de manera eficiente y utilizando energía solar.

Diseño de sistema de refrigeración solar activa o mediante refrigeración por absorción.

Diseño de sistema que utilicen biomasa y su conversión a electricidad.



1. Diseños y Tecnologías de Aprovechamiento Pasivo.

El estudiante tendrá la capacidad de diseñar sistemas arquitectónicos sencillos para vivienda o similares que permitan aprovechar la energía solar, considerando el medio ambiente el clima así como materiales mas adecuados.



Pág. 2

2. Dimensionado de Instalaciones de Calefacción y Agua Caliente.

El estudiante deberá tener la capacidad de realizar diseñar y entender las variables más importantes en las instalaciones que utilizan el calentamiento de agua por vía solar. Entender los parámetros más importantes de los intercambiadores de calor internos y externos.

3. Instalaciones Fotovoltáicas

Tener la capacidad de analizar o diseñar instalaciones fotovoltaicas autónomas o interconectadas. Conocer los protocolos para conectar estos sistemas a red así como aspectos normativos y reglamentarios.

4. Bombeo de agua

El estudiante conocerá los elementos fundamentales que optimizan el bombeo de agua, sus costos, acondicionamiento de de potencia, análisis energético y la implantación de bombeo solar.

5. Refrigeración y Aire Acondicionado.

Tener los elementos básicos para el diseño de sistemas de refrigeración mediante el uso de energía solar, desecación y absorción.

6. Cosechando Energía Solar con Biomasa.

El estudiante deberá tener la capacidad de analizar y calcular la producción de energía por medio de biomasa y sus factores de conversión y la manera de aprovecharla ya sea como energía eléctrica u otro tipo de energía útil.

D) CONTENIDOS Y MÉTODOS POR UNIDADES Y TEMAS

Unidad 1. Diseños y Tecnologías de Aprovechamiento Pasivo 20

1.1 Arquitectura solar pasiva o bioclimática. 2

1.2 Estrategias de diseño. 3

1.3 Factores medioambientales y clima 3

1.4 Aspectos arquitectónicos de diseño 5

1.5 Elementos constructivos. 5

1.6 Calefacción y refrigeración solar pasiva. 2

Unidad 2. Dimensionado de Instalaciones de Calefacción y Agua Caliente 20

2.1 Cálculo de las cargas térmicas. 2

2.2 Superficie de captación. Método de las curvas-f 2

2.3 Identificación de las variables adimensionales 2

2.4 Sistemas solares con fluido caloportador líquido 3

2.5 Sistemas solares con fluido caloportador aire 3

2.6 Dimensionado del acumulador 1

2.7 Dimensionado de los intercambiadores de calor, exterior e interior 3

2.8 Dimensionado de los electrociruladores 2



Pág. 3

2.9 Dimensionado del vaso de expansión 1

2.10 Energías de apoyo 1

Unidad 3. Instalaciones Fotovoltáicas 15

3.1 Instalaciones autónomas 3

3.2 2 Instalaciones conectadas a la red. 3

3.3 Instalaciones semi-autónomas con conexión a la red 3

3.4 Evaluación de costos. 2

3.5. Aspectos legales y reglamentarios. 2

3.6 Aspectos medioambientales. 2

Unidad 4. Bombeo de agua 8

4.1 Componentes básicos. 1

4.2 Motores. 1

4.3 Bombas. Selección de la bomba. 1

4.4 Acondicionamiento de potencia. 1

4.5 El sistema hidráulico. 1

4.6 Dimensionado. 1

4.7 Modelo analítico. Análisis energético. 1

4.8 Implantación del bombeo solar. 1

Unidad 5. Refrigeración y Aire Acondicionado. 7

5.1 Refrigeración solar activa. 2

5.2 Refrigeración por compresión eléctrica. 2

5.3 Desecación. Los fenómenos de la adsorción y la absorción. 2

5.4 Refrigeración por adsorción. 1

Unidad 6. Cosechando Energía Solar con Biomasa. 10

6.1 Recursos energéticos en la biomasa; cultivos terrestres y marinos 3

6.2 Cálculos termodinámicos para energía de biomasa. 2

6.3 Conversión de biomasa a biocombustibles líquidos o gaseosos. 3



Pág. 4

6.4 Conversión de Biomasa a electricidad. 2


Lectura correspondiente de los capítulos los libros de texto básicos, complementarios y sitios en internet. El profesor podrá entregar material adicional si así lo considera adecuado, así como material por internet.


Se recomienda que al inicio de cada unidad el profesor especifique las secciones o contenidos de las referencias a utilizar.

Al final de cada unidad el profesor presentará un compendio que estructure, de coherencia y unifique los conocimientos recién adquiridos.

El profesor encargará la resolución de problemas, por grupos de estudiantes (se recomiendan grupos pequeños de 3-4 estudiantes), que promuevan el desarrollo de las competencias transversales y profesionales tales como el estudio autónomo y el trabajo en equipo.

El profesor encargará la elaboración de proyectos, por grupos de estudiantes, que promuevan el desarrollo de las competencias transversales y profesionales tales como el estudio autónomo y el trabajo en equipo.







Diseño de sistemas tanto arquitectónicos como de instalaciones solare y fotovoltaicas como las que se estudiaron en clase.




Pág. 5






F) EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN La evaluación del desempeño del estudiante en el curso se hará con base en las calificaciones que obtenga en los exámenes parciales (los cuales estarán compuestos por resolución de problemas del libro de texto básico y la descripción de conceptos del temario) y en los trabajos o proyectos entregados (el cuál involucrará el desarrollo y comprensión de los conceptos del temario y la solución a problemas con un nivel de complejidad mayor al de los exámenes parciales). Los problemas o proyectos grupales podrán ser evaluados en forma escrita o mediante la exposición de los alumnos frente al grupo. Se deberán realizar al menos tres exámenes parciales y un examen ordinario (que incluya todas las unidades).



1 Unidad 1-3 25%

Segundo examen parcial (80%),

Problemas/Proyecto (20%)

1 Unidad 3-4 25%


1 Unidad 4-6 25%


TOTAL 100%


Principles of solar engineering, D. Yogi Goswami, Jan F. Kreider, Taylor & Francis 2000.

Tecnología Solar (Universidad de Lleida), M. Ibáñez Plana, J. R. Rosell Polo, J. I. Rosell Urrutia, 2005



Pág. 6

Textos complementarios

Energías renovables, Jaime González Velasco, Reverte, 2009. Fred W. Billmeyer, Jr. (2008).



Pág. 1

(ERVI-4, NNMFV-4) SEMICONDUCTORES Y POLÍMEROS A) NOMBRE DEL CURSO: (ERVI-4, NNMFV-4) SEMICONDUCTORES Y POLIMEROS





Créditos

VI 4 1 3 8



Explicar los conceptos esenciales de los sistemas semiconductores y poliméricos, sus propiedades y sus aplicaciones.

Identificar los diversos procesos físicos y químicos que se llevan a cabo en sistemas semiconductores y poliméricos tales como uniones p-n, transistores o biodispositivos.

Describir conceptos de materiales semiconductores tales como: estructura cristalina, distribución de portadores de carga, uniones eléctricas, impurificación.

Describir conceptos de materiales poliméricos tales como: moléculas gigantes y lineales, copolimerización, cristalinidad polimérica.

Identificar las propiedades útiles de los sistemas semiconductores y poliméricos para la fabricación de dispositivos.



Aprender a aprender y para adaptarse a los requerimientos cambiantes del contexto a través de habilidades de pensamiento complejo: Análisis, problematización y contextualización.

Asimilar y transmitir conocimientos básicos de los sistemas semiconductores y poliméricos y sus usos.

Visualizar, entender y solucionar problemas científicos y prácticos en la ingeniería que involucre el uso de materiales semiconductores y poliméricos.

Plantear, analizar y resolver problemas referentes al uso de la Nanotecnología y las ER, mediante la utilización de las diferentes propiedades los sistemas semiconductores y poliméricos.

Aplicar conocimientos teóricos de Física y Química en el estudio de los sistemas semiconductores y poliméricos.


Unidades Objetivo específico 1. Cristales Semiconductores.

Enumerar las diferentes características propias de los cristales semiconductores. Definir los conceptos de celda unitaria, red de Bravais, planos cristalinos e índices de Miller.



Pág. 2

2. Semiconductores Homogéneos.

Describir conceptos básicos de física estadística. Definir las principales funciones de distribución estadísticas y el tipo de sistema al cual son aplicables. Describir la función de distribución de portadores en los materiales semiconductores y el concepto de Nivel de Fermi.

3. Conducción Eléctrica.

Definir los conceptos de portador de carga e impurificación. Describir los diferentes tipos de materiales semiconductores. Describir los diferentes tipos de uniones eléctricas entre materiales.

4. Polímeros. Describir los tipos de polímeros más importantes, el proceso de polimerización y la cristalinidad e irregularidades de ellos.

5. Propiedades de los Polímeros

Definir las principales propiedades morfolgicas, mecánicas, eléctricas y ópticas de los materiales polimericos.

6. Dispositivos Polímericos

Describir las propiedades de los polimeros que son potencialmente aplicables en dispositivos.

D) CONTENIDOS Y MÉTODOS POR UNIDADES Y TEMAS Unidad 1. Cristales Semiconductores. 12

1.1 Celdas unitarias y redes de Bravais. 3

1.2 Estructuras cristalinas simples. 3

1.3 Planos cristalinos e índices de Miller. 3

1.4 Difracción por cristales. 3

Unidad 2. Semiconductores Homogéneos. 14

2.1 Breviario de Estadística. 4

2.2 Maxwell Boltzmann. 2

2.3 Fermi Dirac. 2

2.4 Bose-Einstein. 2

2.5 Distribución de portadores en semiconductores. 2

2.6 Nivel de Fermi. 2

Unidad 3. Conducción Eléctrica. 14

3.1 Portadores de Carga. 3

3.2 Tipos de Semiconductores. 3

3.3 Impurificación. 2



Pág. 3

3.4 Uniones Simples. 2

3.5 Uniones p-n y diodos. 2

3.6 Uniones npn, pnp y transistores. 2

Unidad 4. Polímeros. 12

4.1 Moléculas gigantes. 2

4.2 Moléculas lineales. 2

4.3 Copolímeros. 2

4.4 Polimerización por adición. 2

4.5 Cristalinidad de los Polímeros. 2

4.6 Irregularidades en Polímeros. 2

Unidad 5. Propiedades de los Polímeros 16

5.1 Propiedades mecánicas. 2

5.2 Resistencia, Elongación, Módulo. 2

5.3 Tenacidad. 2

5.4 Viscoelasticidad y reología. 2

5.5 Propiedades Térmicas. 2

5.6 Propiedades eléctricas. 2

5.7 Conductividad. 2

5.8 Polímeros Semiconductores. 2

Unidad 6. Dispositivos Polímericos 12

6.1 Electroluminiscentes. 4

6.2 Fotovoltáicos. 4

6.3 Biodispositivos. 4


Lectura correspondiente de los capítulos los libros de texto básicos, complementarios y sitios en internet. El profesor podrá entregar material adicional si así lo considera adecuado.



Pág. 4

















Pág. 5




F) EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN La evaluación del desempeño del estudiante en el curso se hará en base a las calificaciones que obtenga en los exámenes parciales (los cuales estarán compuestos por resolución de problemas del libro de texto básico y la descripción de conceptos del temario) y en los trabajos o proyectos entregados (el cuál involucrará el desarrollo y comprensión de los conceptos del temario y la solución a problemas con un nivel de complejidad mayor al de los exámenes parciales). Los problemas o proyectos grupales podrán ser evaluados en forma escrita o mediante la exposición de los alumnos frente al grupo. Se deberá realizar al menos tres exámenes parciales y un examen ordinario (que incluya todas las unidades).



1 Unidad 1-2 25%

Segundo examen parcial (80%), Problemas/Proyecto (20%)

1 Unidad 3-4 25%


1 Unidad 5-6 25%


TOTAL 100%


Introducción a la Física del Estado Sólido, Charles Kittel (3ra edición), Editorial Reverte(2009).

Polymers: Structure and Properties, Carole A. Daniels (1989), Editorial CRC Press. Textos complementarios

Física del Estado Sólido y de Semiconductores, John P. McKelvey, Editorial Limusa (1991).

Ciencia De Los Polímeros, Fred W. Billmeyer, Jr., Editorial Reverte (2008).

Sitios de internet



Pág. 6

Material didáctico sobre Ciencia de materiales con múltiples enlaces a sitios sobre materiales semiconductores y polímeros, recuperado el 4 de Febrero del 2013, de http://es.wikipedia.org/wiki/Ciencia_de_materiales.



Pág. 1

SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE NANOESTRUCTURAS A) NOMBRE DEL CURSO: SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE NANOESTRUCTURAS





Créditos

VI 3 2 3 8



Explicar los métodos principales de síntesis de nanoestructuras, sus ventajas, desventajas y tipos de nanoestructuras que producen.

Identificar los diversos procesos físicos y químicos que se llevan a cabo en las diferentes técnicas de síntesis de nanoestructuras.

Describir las técnicas de caracterización: su funcionamiento, las propiedades que mide y la forma correcta de interpretar las mediciones. Aplicar estos conocimientos para describir distintas cualidades de las nanoestructuras.

Identificar las aplicaciones actuales y las potenciales de las nanoestructuras. Con lo cuál desarrollará su competencia para:



Asimilar y transmitir conocimientos básicos del uso de las técnicas de síntesis de nanoestructuras y las de su caraterización.

Visualizar, entender y solucionar problemas científicos y prácticos en la ingeniería que involucre el uso de las nanoestructuras.

Plantear, analizar y resolver problemas referentes al uso de la Nanotecnología y las ER, mediante la utilización de las diferentes propiedades de los sistemas nanoestructurados.

Aplicar conocimientos teóricos de Física y Química en el estudio las técnicas de fabricación de nanoestructuras y a las técnicas de caraterización.



1. Conceptos básicos de nanocristales.

El estudiante deberá describir, además de ejemplificar las diferentes propiedades físicas y estructurales básicas de los nanocristales.

2. Síntesis de Nanocristales.

Describir los diversos métodos que existen actualmente para fabricar nanocristales y diferenciar entre sus ventajas y desventajas.



Pág. 2

3. Nanocristales de diferentes formas.

Definir las propiedades principales que presentan los dos tipos más estudiados de nanocristales: los metálicos y los semiconductores.

4. Propiedades Físicas de Nanocristales.

Describir a detalle las propiedades físicas más relevantes de los nanocristales. Describir las diferencias entre las propiedades físicas de los nanocristales y los cristales en bulto.

5. Nanocristales Tipo “core-shell”.

Definir el concepto “core-shell” y enumerar sus posibles combinaciones entre materiales metálicos, semiconductores y óxidos. Describir los métodos de síntesis y las principales propiedades de estos sistemas.

6. Aplicaciones. Enumerar las diferentes aplicaciones y usos potenciales de los nanocristales. Describir las propiedades que los hacen particularmente útiles en cada caso, como puede ser la funcionalización y la combinación de diferentes materiales.

D) CONTENIDOS Y MÉTODOS POR UNIDADES Y TEMAS Unidad 1. Conceptos básicos de Nanocristales. 12

1.1 Introducción. 2

1.2 Propiedades de nanocristales. 2

1.3 Estructura geométrica. 2

1.4 Propiedades magnéticas. 2

1.5 Propiedades ópticas. 2

1.6 Propiedades electrónicas. 2

Unidad 2. Síntesis de Nanocristales. 20

2.1 Métodos Físicos. 2

2.2 Chisporroteo de iones. 2

2.3 Descarga de arco. 2

2.4 Ablación Laser. 2

2.5 Pirolisis. 2

2.6 Métodos Químicos. 2

2.7 Métodos Acuosos. 2

2.8 Síntesis solvotérmica. 2

2.9 Micelas y microemulsiones. 2

2.10 Métodos biológicos. 2



Pág. 3

Unidad 3. Nanocristales de diferentes formas. 8

3.1 Nanocristales metálicos. 4

3.2 Nanocristales semiconductores. 4

Unidad 4. Propiedades Físicas de Nanocristales. 16

4.1 Punto de fusión de nanocristales. 2

4.2 Propiedades electrónicas. 4

4.3 Catálisis y reactividad. 2

4.4 Propiedades ópticas. 4

4.5 Propiedades magnéticas. 4

Unidad 5. Nanocristales tipo “core-shell” 12

5.1 Síntesis y propiedades. 3

5.2 Semicondcutor-semiconductor. 3

5.3 Metal-metal. 3

5.4 Metal-oxido metálico. 3

Unidad 6. Aplicaciones. 12

6.1 Nanocristales fluorescentes: Bioetiquetado. 2

6.2 Detección óptica. 2

6.3 Aplicaciones biomédicas de nanocristales. 2

6.4 Dispositivos ópticos y electro-ópticos. 2

6.5 Nanoelectrónica. 2

6.6 Propiedades biocidas. 2


Lectura correspondiente de los capítulos los libros de texto básicos, complementarios y sitios en internet. El profesor podrá entregar material adicional si así lo considera decuado.



Pág. 4

















Pág. 5




F) EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN La evaluación del desempeño del estudiante en el curso se hará en base a las calificaciones que obtenga en los exámenes parciales (los cuales estarán compuestos por resolución de problemas del libro de texto básico y la descripción de conceptos del temario) y en los trabajos o proyectos entregados (el cuál involucrará el desarrollo y comprensión de los conceptos del temario y la solución a problemas con un nivel de complejidad mayor al de los exámenes parciales). Los problemas o proyectos grupales podrán ser evaluados en forma escrita o mediante la exposición de los alumnos frente al grupo. Se deberá realizar al menos tres exámenes parciales y un examen ordinario (que incluya todas las unidades).



1 Unidad 1-2 25%

Segundo examen parcial (80%), Problemas/Proyecto (20%)

1 Unidad 3-4 25%


1 Unidad 5-6 25%


TOTAL 100%


Nanocrystals: Synthesis, properties and properties, Springer Series in Materials Science. C.N.R- Rao, P. John Thomas, G.U. Kulkarani.

Nanoestructures and Nanomaterials: Synthesis, properties, and applications, Guozhong Cao and Ying Wang, (2nd edition), Editorial World Scientific Publishing Company.

Introduction to Nanoscience and Nanotechnology, Gabor L. Hornyak, Harry F. Tibbals, Joydeep Dutta, John J. Moore, CRC Press Taylor and Francis Group.

Textos complementarios

Instrumentation and Techniques for Semiconductor Nanostructure Characterization: Materials and

Energy (World Scientific Series in Materials and Energy), Richard Haight, Frances M. Ross, James B. Hannon, Leonard C. Feldman, Handbook of Editorial World Scientific Pub. Co. Inc. (2012).



Pág. 6

Nanocrystals: Synthesis, properties and properties, C.N.R- Rao, P. John Thomas, G.U. Kulkarani, Edit. Springer (2011).

Sitios de internet Revista sobre nanotecnología editada por la UNAM, recuperado el 25 de Febrero del 2013, de

http://www.mundonano.unam.mx/ Portal sobre nanotecnología y nanociencia en español, recuperado el 25 de Febrero del 2013, de

http://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/nanotecnologia.htm



Pág. 1

NNMFVI-5 TÓPICOS DE NANOPARTICULAS MULTIFUNCIONALES Y NANOESTRUCTURAS MAGNÉTICAS A) NOMBRE DEL CURSO: TÓPICOS DE NANOPARTICULAS MULTIFUNCIONALES Y

NANOESTRUCTURAS MAGNÉTICAS





Créditos

VI 5 0 3 8



Explicar los conceptos esenciales de aplicaciones de materiales magnéticos multifuncionales.

Identificar los diversos tipos de control sobre la funcionalidad del material.

Enumerar y explicar los conceptos básicos diseño de nanomateriales.

Describir las principales características de los materiales magnéticos funcionalizados.




Asimilar y transmitir conocimientos básicos de los materiales y sus usos.

Visualizar, entender y solucionar problemas científicos y prácticos en la ingeniería que involucre el uso de materiales magnéticos multifuncionales.

Plantear, analizar y resolver problemas referentes al uso de la Nanotecnología y las ER, mediante la utilización de las diferentes propiedades de los materiales magnéticos multifuncionales.



1. Nanomateriales y nanotecnología

Introducir los conceptos básicos de nanociencia, nanomateriales y nanotecnología. Describir los conceptos de funcionalización de nanomateriales.

2.Nanoestructuras magnéticas de dimensión cero.

Describir el concepto y las aplicaciones de las estructuras nanométricas simples y core/shell.



Pág. 2

3. Conductividad eléctrica polarizada en espín.

Describir conceptos tales como el transporte eléctrico polarizado en espín y sus aplicaciones.

4. Espintrónica. Introducir los conceptos de la electrónica basada en el espín, su historia, alcances y potenciales aplicaciones.

5. Redes de nanoimánes fabricados por métodos litográficos.

Describir las principales características y parámetros magnéticos de imanes nanométricos fabricados por litografía.

6. Nanomateriales magnéticos y ondas electromagnéticas.

Describir los diferentes tipos de nanomateriales magnéticos y su interacción con la radiación electromagnética.

7. Nanomateriales magnéticos para energías renovables y uso eficiente de la energía.

Describir diferentes tipos materiales magnéticos nanométricos y sus aplicaciones en las energías alternativas y el uso eficiente de la energía.

D) CONTENIDOS Y MÉTODOS POR UNIDADES Y TEMAS Unidad 1. Nanomateriales y nanotecnología. 12

1.1 Introducción. 2

1.2 Surgimiento de la nanotecnología. 2

1.3 Enfoques de arriba abajo y de abajo hacia arriba. 2

1.4 Clasificación de nanomateriales por jerarquía estructural. 2

1.5 Funcionalidad física, química y biológica. 2

1.6 Materiales multifuncionales y aplicabilidad. 2

Unidad 2. Nanoestructuras magnéticas de dimensión cero. 14

2.1 Nanopartículas magnéticas simples y core/Shell. 1.5

2.2 Estrategias para la funcionalización de nanopartículas. 1.5

2.3 Detección de biomateriales. 1.5

2.4 Transporte y liberación de fármacos. 1.5

2.5 Separación magnética. 1.5

2.6 Hipertermia y tratamientos contra el cáncer. 1.5

2.7 Agentes de contraste para resonancia magnética nuclear. 1.5

2.8 Fluidos magnéticos: Ferrofluidos. 1.5

2.9 Aplicaciones de los Ferrofluidos. 2



Pág. 3

Unidad 3. Conductividad eléctrica polarizada en espín. 14

3.1 Introducción al transporte eléctrico polarizado en espín. 1.5

3.2 Conceptos de estructura electrónica en materiales ferromagnéticos. 1.5

3.3 Conducción electrónica polarizada en espín. 1.5

3.4 Magneto resistencia anisotrópica. 1.5

3.5 Magneto resistencia gigante. 1.5

3.6 Modelo de dos bandas para heteroestructuras. 1.5

3.7 Otros efectos magneto resistivos en heteroestructuras. 1.5

3.8 Polarización electrónica y longitud de difusión de espín. 1.5

3.9 Aplicaciones de las válvulas de espín. 2

Unidad 4. Espintrónica. 10

4.1 Electrónica basada en el espín. 1.5

4.2 Enfoque general de emisor y analizador de espín en heteroestructuras. 1.5

4.3 Transporte polarizado en espín en materiales seminconductores. 1.5

4.4 Semiconductores magnéticos. 1.5

4.5 Inyección de espín en semiconductores. 2

4.6 Dispositivos espintrónicos. 2

Unidad 5. Redes de nanoimánes fabricados por métodos litográficos. 9

5.1 Descripción del enfoque litográfico para la fabricación de redes 2D de nanoimánes. 2.5

5.2 Principales características y parámetros magnéticos. 1.5

5.3 El cristal magnético artificial. 1.5

5.4 Medio de grabado magnético. 1.5

5.5 Autómata celular magnético y lógica magnética. 2

Unidad 6. Nanomateriales magnéticos y ondas electromagnéticas. 9

6.1 Cristales magnónicos. 2.5

6.2 Cristales con gap fotónico. 1.5

6.3 Metamateriales magnéticos. 1.5

6.4 Absorción de micro-ondas y aplicaciones en telecomunicaciones. 1.5

6.5 Funcionalidad mediante la programación de estados magnéticos. 2

electromagnetismo (programa analítico)evirtual.uaslp.mx/innovacion/equipo/pe/curr - cie iner.pdfde...

Documents