Fonaments físics de la informàtica Codi:  05.611    :  6
Consulta de les dades generals   Descripció   L'assignatura en el conjunt del pla d'estudis   Camps professionals en què es projecta   Coneixements previs   Informació prèvia a la matrícula   Objectius i competències   Continguts   Consulta dels recursos d'aprenentatge de la UOC per a l'assignatura   Informacions sobre l'avaluació a la UOC   Consulta del model d'avaluació  
Aquest és el pla docent de l'assignatura per al segon semestre del curs 2023-2024. Podeu consultar si l'assignatura s'ofereix aquest semestre a l'espai del campus Més UOC / La universitat / Plans d'estudis). Un cop comenci la docència, heu de consultar-lo a l'aula. El pla docent pot estar subjecte a canvis.

Aquesta assignatura és una introducció a diversos aspectes fonamentals de la física que poden ser útils a un enginyer informàtic al llarg de la seva carrera professional. En ella es tracten aspectes fonamentals de l'anàlisi de circuits i de l'electromagnetisme; però també es fa una introducció a la fotònica ja que certs dispositius fotònics estan cridats a jugar un paper central en el futur de la informàtica.

Amunt

Aquesta assignatura dóna uns fonaments a l'estudiant que li permetran entendre certes actituds i mecanismes que s'anirà trobant al llarg de la titulació. D'altra banda, també donarà les eines necessàries per poder afrontar els canvis que pugui haver en la informàtica en el futur: des de sistemes d'emmagatzemament hologràfics, fins a computadors quàntics.

D'altra banda, també permet posar en pràctica les competències matemàtiques adquirides a "Àlgebra" i "Anàlisi matemàtica".

Val a dir que els conceptes explicats haurien de formar part del bagatge cultural que s'espera de qualsevol enginyer d'informàtica, per la qual cosa constitueix una assignatura fonamental per a la seva vida professional.

Amunt

Aquesta assignatura és útil per a tots aquells entorns de treball en què la innovació jugui un paper central i on calgui reciclar-se constantment en les últimes tecnologies.

Amunt

Els coneixements previs que cal tenir són:

  • Vectors
  • Resolució de sistemes d'equacions
  • Matrius
  • Nombres complexos
  • Funcions d'una variable
  • Continuïtat
  • Derivació
  • Equacions diferencials ordinàries
  • Integració

Aquests coneixements s'imparteixen a les assignatures de "Àlgebra" i "Anàlisi matemàtica".

Seria convenient també dominar les conversions d'unitats.

Amunt

Es recomana matricular-se de "Fonaments Físics de la Informàtica" només en cas que s'hagin superat "Àlgebra" i "Anàlisi matemàtica".

Amunt

En aquesta assignatura es donarà a l'estudiant una visió general de l'electrònica analògica i s'introduirà el treball en el domini freqüencial.

Les competències generals del grau en què s'emmarca l'assignatura són:

  • [11] Capacitat d'utilitzar els fonaments matemàtics, estadístics i físics per comprendre els sistemes TIC.
  • [12] Capacitat d'analitzar un problema en el nivell d'abstracció adequat a cada situació i aplicar les habilitats i coneixements adquirits per abordar-lo i resoldre'l.

Les competències específiques de l'assignatura són:

  • Ser capaç d'analitzar un circuit mitjançant les lleis que regeixen un circuit analògic.
  • Comprendre com es comporten en un circuit una resistència, un condensador i una bobina.
  • Ser capaç d'analitzar un circuit en el domini del temps.
  • Comprendre les lleis fonamentals de l'electrostàtica tant en el buit com en presència de matèria per ser capaç de comprendre els efectes subjacents a l'electrònica, la transmissió d'informació per mitjans telemàtics, etc.
  • Interioritzar que l'electromagnetisme és una interacció fonamental de la natura per ser conscient de la seva presència en el nostre entorn i ser capaç de tenir present les seves lleis en els fenòmens en què està implicat.
  • Saber treballar les expressions fonamentals de la teoria electromagnètica amb una base matemàtica vectorial per ser capaç de dur a terme previsions precises.
  • Comprendre les lleis fonamentals de la magnetostàtica tant en el buit com en presència de matèria per ser capaç de comprendre els efectes subjacents a l'electrònica, la transmissió d'informació per mitjans telemàtics, etc.
  • Comprendre els fonaments de la inducció electromagnètica per poder prevenir i/o aplicar les interaccions relacionades amb la propagació electromagnètica.
  • Saber què són les ones electromagnètiques per saber treballar amb els dispositius que les utilitzen.
  • Conèixer l'espectre electromagnètic per saber utilitzar el rang de freqüències més adequat a cada situació.
  • Conèixer i comprendre els fonaments  de la fotònica.

Els objectius fonamentals de l'assignatura són:

  • Conèixer un circuit analògic i les lleis que ho regeixen.
  • Saber com es comporten en un circuit (sense analitzar les característiques físiques): una resistència, un díode, un condensador, una bobina, un transistor, un amplificador.
  • Aprendre a analitzar un circuit en el domini del temps.
  • Conèixer i comprendre les lleis de l'electrostàtica i els seus elements: camp electrostàtic, potencial electrostàtic, llei de Gauss, força i energia electrostàtica.
  • Conèixer i comprendre les lleis de la magnetostàtica i els seus elements: camp d'inducció magnètica, llei d'Ampère.
  • Conèixer i saber aplicar la llei d'inducció i saber calcular el voltatge i corrent induïts.
  • Conèixer el fonament físic del comportament del condensador, la bobina y el transformador.
  • Conèixer els fonaments de l'òptica, tant geomètrica com ondulatòria.
  • Conèixer els fonaments físics de l'holografia i entendre les possibilitats que ofereix de cara al futur.
  • Conèixer els fonaments de l'òptica quàntica i, en particular, el làser.
  • Entendre, a nivell qualitatiu, les bases de la informàtica quàntica.

Els coneixements impartits en aquesta assignatura són bàsics per entendre tant els fonaments de la informàtica present com la futura.

Amunt

MÒDULS   Breu descripció
Mòdul 1:

Òptica i Fotònica

En aquest mòdul veurem que la llum és un tipus d'ona electromagnètica, tot i que té una propietat que la fa molt especial: ens permet veure-hi. Això fa que des de sempre s'hagi estudiat d'una forma especial i estudiarem diversos fenòmens que ens portaran a explicar una aplicació que pot ser clau en el futur: l'holografia. D'altra banda, també veurem que, segons com, la llum també es pot considerar una partícula, és l'enfocament de l'òptica quàntica. Aquest comportament quàntic ens permetrà estudiar el làser i donar una pinzellada a la informàtica quàntica.
Mòdul 2:

Circuits elèctrics

En aquest primer mòdul de teoria de circuits, veurem l'element bàsic per a modelitzar l'electrònica, el circuit, i també estudiarem què és el que el fa funcionar: les fonts. En aquest primer mòdul, ens centrarem en les fonts de corrent continu,com la pila d'una llanterna. Introduirem també el primer dels components electrònics que utilitzarem, la resistència, i veurem com es comporta en un circuit. També aprendrem les primeres regles per a entendre i resoldre circuits: la llei d'Ohm i les lleis de Kirchhoff; i com un circuit complex es pot substituir per un altre de molt més senzill.
Mòdul 3:

Circuits RLC

Aquest és el segon mòdul de teoria de circuits i hi introduirem tres elements nous, el condensador, la bobina i el díode. Veurem com es comporten aquests components en corrent continu i, per fer-ho, serà imprescindible utilitzar equacions en derivades parcials. En aquest mòdul també aprendrem a resoldre circuits més complexos mitjançant els mètodes dels corrents de malla i de les tensions de node.
Mòdul 4:

Electrostàtica

Aquest és el primer mòdul d'electromagnetisme en sentit estricte i en ell estudiarem l'electrostàtica. Partirem de les càrregues elèctriques i estudiarem la interacció entre elles. Coneixereu el camp i el potencial electrostàtics que són la base de l'electrostàtica. Tot això ho farem tant en el buit com en presència de matèria. També s'hi veuran la llei de Gauss i la física que hi ha al darrere d'un dels compontens que haurem vist al mòdul 2: el condensador de plaques paral·leles.
Mòdul 5:

Magnetostàtica i Llei de Faraday

En aquest mòdul d'electromagnetisme estudiarem la magnetostàtica de manera paral·lela a com havíem estudiat l'electrostàtica. Veurem els corrents i la interacció entre ells i aprendreu què és el camp d'inducció electromagnètica. Veurem també la llei d'Ampère, que és com l'equivalent de la llei de Gauss, però a la magnetostàtica. Tot això ho farem en el buit i en presència de matèria i veurem que el camp inducció electromagnètica no és el mateix que el camp magnètic. Aprendrem també com funciona un altre dels elements que haurem vist a la part de teoria de circuits: la bobina. Gràcies a ella i a la llei de Faraday podrem veure com funciona un transformador i entendre una mica millor què passava en els circuits de corrent altern a les bobines.

 

Amunt

Vídeo. Fonaments físics de la informàtica Audiovisual
Òptica i fotònica. La ciència de la llum PDF
5. Annexos PDF
2. Circuits RLC PDF
1. Circuits elèctrics PDF
Fonaments físics de la informàtica PDF
Materials i dispositius semiconductors. La base física de la informàtica PDF
Electroestàtica. La base de l'electricitat PDF
Magnetostàtica i inducció electromagnètica PDF
Física (Site amb vídeos) Web

Amunt

El procés d'avaluació es fonamenta en el treball personal de l'estudiant i pressuposa l'autenticitat de l'autoria i l'originalitat dels exercicis realitzats.

La manca d'autenticitat en l'autoria o d'originalitat de les proves d'avaluació; la còpia o el plagi; l'intent fraudulent d'obtenir un resultat acadèmic millor; la col·laboració, l'encobriment o l'afavoriment de la còpia, o la utilització de material o dispositius no autoritzats durant l'avaluació, entre d'altres, són conductes irregulars que poden tenir conseqüències acadèmiques i disciplinàries greus.

D'una banda, si es detecta alguna d'aquestes conductes irregulars, pot comportar el suspens (D/0) en les activitats avaluables que es defineixin en el pla docent - incloses les proves finals - o en la qualificació final de l'assignatura, sigui perquè s'han utilitzat materials o dispositius no autoritzats durant les proves, com ara xarxes socials o cercadors d'informació a internet, perquè s'han copiat fragments de text d'una font externa (internet, apunts, llibres, articles, treballs o proves d'altres estudiants, etc.) sense la citació corresponent, o perquè s'ha practicat qualsevol altra conducta irregular.

De l'altra, i d'acord amb les normatives acadèmiques, les conductes irregulars en l'avaluació, a més de comportar el suspens de l'assignatura, poden donar lloc a la incoació d'un procediment disciplinari i a l'aplicació, si escau, de la sanció que correspongui.

La UOC es reserva la potestat de sol·licitar a l'estudiant que s'identifiqui o que acrediti l'autoria del seu treball al llarg de tot el procés d'avaluació pels mitjans que estableixi la Universitat (síncrons o asíncrons). A aquests efectes, la UOC pot exigir a l'estudiant l'ús d'un micròfon, una càmera o altres eines durant l'avaluació i que s'asseguri que funcionen correctament.

La verificació dels coneixements per garantir l'autoria de la prova no implicarà en cap cas una segona avaluació.

Amunt

Per superar l'assignatura cal fer un examen (EX). La nota de l'avaluació contínua (AC) complementarà aquesta qualificació.

  • Si obtens un No presentat en l'avaluació contínua, la qualificació final de l'assignatura serà la nota numèrica de l'examen.
  • Si a l'avaluació contínua obtens una nota diferent d'un No presentat, la qualificació final serà la més favorable entre la nota numèrica de l'examen i la ponderació de la nota de l'avaluació contínua amb la nota de l'examen, segons el que estableixi el pla docent. Per aplicar aquest càlcul, a l'examen cal aconseguir una nota mínima de 4 (si és inferior, la nota final de l'assignatura serà la qualificació de l'examen).
  • Si no et presentes a l'examen, la qualificació final serà un No presentat.

 

Amunt