Fundamentos físicos de la informática Código:  75.611    :  6
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Este es el plan docente de la asignatura para el segundo semestre del curso 2022-2023. Podéis consultar si la asignatura se ofrece este semestre en el espacio del campus Más UOC / La universidad / Planes de estudios). Una vez empiece la docencia, tenéis que consultarlo en el aula. El plan docente puede estar sujeto a cambios.

Esta asignatura es una introducción a varios aspectos fundamentales de la física que pueden ser útiles a un ingeniero informático a lo largo de su carrera profesional. En ella se tratan aspectos fundamentales del análisis de circuitos y del electromagnetismo; pero también se hace una introducción a la fotónica puesto que ciertos dispositivos fotónicos están llamados a jugar un papel central en el futuro de la informática.

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Esta asignatura da unos fundamentos al estudiante que le permitirán entender ciertas actitudes y mecanismos que se irá encontrando a lo largo de la titulación. Por otro lado, también le dará las herramientas necesarias para poder afrontar los cambios que pueda haber en la informática en el futuro: desde sistemas de almacenamiento holográficos, hasta computadores cuánticos.

Por otro lado, también permite poner en práctica las competencias matemáticas adquiridas a "Álgebra" y "Análisis matemático".

Cabe decir que los conceptos explicados tendrían que formar parte del bagaje cultural que se espera de cualquier ingeniero de informática, por lo cual constituye una asignatura fundamental para su vida profesional.

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Esta asignatura es útil para todos aquellos entornos de trabajo en que la innovación juegue un papel central y donde  haya que reciclarse constantemente en las últimas tecnologías.

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Los conocimientos previos que hay que tener son:

  • Vectores
  • Resolución de sistemas de ecuaciones
  • Matrices
  • Números complejos
  • Funciones de una variable
  • Continuidad
  • Derivación
  • Ecuaciones diferenciales ordinarias
  • Integración

Estos conocimientos se imparten en las asignaturas de "Álgebra" y "Análisis matemático".

Sería conveniente también dominar las conversiones de unidades.

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Se recomienda matricularse de "Fundamentos Físicos de la Informática" sólo en caso de que se hayan superado "Álgebra" y "Análisis matemático".

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En esta asignatura se ofrecerá al estudiante una visión general de la electrónica analógica y se introducirá el trabajo en el dominio frecuencial.

Las competencias generales del grado en que se enmarca la asignatura son:

  • [11] Capacidad de utilizar los fundamentos matemáticos, estadísticos y físicos para comprender los sistemas TIC.
  • [12] Capacidad de analizar un problema en el nivel de abstracción adecuado a cada situación y aplicar las habilidades y conocimientos adquiridos para abordarlo y resolverlo.

Las competencias específicas de la asignatura son:

  • Ser capaz de analizar un circuito mediante las leyes que rigen un circuito analógico.
  • Comprender como se comportan en un circuito una resistencia, un condensador y una bobina.
  • Ser capaz de analizar un circuito en el dominio del tiempo.
  • Comprender las leyes fundamentales de la electrostática tanto en el vacío como en presencia de materia para ser capaz de comprender los efectos subyacentes a la electrónica, la transmisión de información por medios telemáticos, etc.
  • Interiorizar que el electromagnetismo es una interacción fundamental de la naturaleza para ser consciente de su presencia en nuestro entorno y ser capaz de tener presente sus leyes en los fenómenos en que está implicado.
  • Saber trabajar las expresiones fundamentales de la teoría electromagnética con una base matemática vectorial para ser capaz de llevar a cabo previsiones precisas.
  • Comprender las leyes fundamentales de la magnetostática tanto en el vacío como en presencia de materia para ser capaz de comprender los efectos subyacentes a la electrónica, la transmisión de información por medios telemáticos, etc.
  • Comprender los fundamentos de la inducción electromagnética para poder prevenir y/o aplicar las interacciones relacionadas con la propagación electromagnética.
  • Saber qué son las ondas electromagnéticas para saber trabajar con los dispositivos que las utilizan.
  • Conocer el espectro electromagnético para saber utilizar el rango de frecuencias más adecuado a cada situación.
  • Conocer y comprender los fundamentos  de la fotónica.

Los objetivos fundamentales de la asignatura son:

  • Conocer un circuito analógico y las leyes que lo rigen.
  • Saber  cómo  se  comportan  en un circuito  (sin  analizar  las  características físicas):  una resistencia, un diodo, un condensador, una bobina, un transistor, un amplificador.
  • Aprender a analizar un circuito en el dominio del tiempo.
  • Conocer y comprender las leyes de la electrostática y sus elementos:  campo electrostático, potencial electrostático, ley de Gauss, fuerza y energía electrostática.
  • Conocer y comprender las leyes de la magnetostática y sus elementos:  campo de inducción magnética, ley de Ampère.
  • Conocer y saber aplicar la ley de inducción y saber calcular el voltaje y corriente inducidos.
  • Conocer el fundamento físico del comportamiento del condensador, la bobina y el transformador.
  • Conocer los fundamentos de la óptica, tanto geométrica como ondulatoria.
  • Conocer los fundamentos físicos de la holografía y entender las posibilidades que ofrece de cara al futuro.
  • Conocer los fundamentos de la óptica cuántica y, en particular, el láser.
  • Entender, a nivel cualitativo, las bases de la informática cuántica.

Los conocimientos impartidos en esta asignatura son básicos para entender tanto los fundamentos de la informática presente como la futura.

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MÓDULOS 

Breve descripción

Módulo 1:

Óptica y Fotónica

En este módulo veremos que la luz es un tipo de onda electromagnética, a pesar de que tiene una propiedad que la hace muy especial: nos permite ver. Esto hace que desde siempre se haya estudiado de una forma especial y estudiaremos varios fenómenos que nos traerán a explicar una aplicación que puede ser clave en el futuro: la holografía. Por otro lado, también veremos que, según cómo, la luz también se puede considerar una partícula, es el enfoque de la óptica cuántica. Este comportamiento cuántico nos permitirá estudiar el láser y dar una pincelada en la informática cuántica.

Módulo 2:

Circuitos eléctricos

En  este  primer módulo  de teoría de circuitos,  veremos  el elemento  básico  para modelizar la electrónica, el circuito, y también estudiaremos qué es el que lo hace funcionar: las fuentes. En este primer módulo, nos centraremos en las fuentes de corriente continua,como la pila de una linterna. Introduciremos también el primero de los componentes electrónicos que utilizaremos, la resistencia, y veremos cómo se comporta en un circuito. También aprenderemos las primeras reglas para entender y resolver circuitos: la ley de Ohm y las leyes de Kirchhoff; y como un circuito complejo se puede sustituir por otro de mucho más sencillo.

Módulo 3:

Circuitos RLC

Este es el segundo módulo de teoría de circuitos y  introduciremos tres elementos nuevos, el condensador, la bobina y el diodo. Veremos cómo se comportan estos componentes en corriente continua y para hacerlo será  imprescindible  utilizar  ecuaciones  en  derivadas  parciales.  En  este módulo también aprenderemos a resolver circuitos más complejos mediante los métodos de las corrientes de malla y de las tensiones de nodo.

Módulo 4:

Electrostática

Este es el primer módulo de electromagnetismo en sentido estricto y en él estudiaremos la electrostática. Partiremos de las cargas eléctricas y estudiaremos la interacción entre ellas. Veremos el campo y el potencial electrostáticos que son la base de la electrostática. Se estudiará tanto en el vacío como en presencia de materia. También se verán la ley de Gauss y la física que hay detrás de uno de los componentes que habremos visto al módulo 2: el condensador de placas paralelas.

Módulo 5:

Magnetostàtica e Inducción electromagnética

En este módulo estudiaremos la magnetostática de manera paralela a cómo habíamos estudiado la electrostática. Veremos las corrientes y la interacción entre ellas y se mostrará qué es el campo de inducción electromagnética. Veremos también la ley de Ampère, que es como el equivalente de la ley de Gauss, pero en la magnetostática. Todo esto se estudiará tanto en el vacío como en presencia de materia. Aprenderemos también cómo funciona otro de los elementos que habremos visto en la parte de teoría de circuitos: la bobina. Gracias a ella y a la ley de Faraday podremos ver cómo funciona un transformador y entender algo mejor qué pasaba en los circuitos de corriente alterna en las bobinas.

Módulo 6:

Materiales y dispositivos semiconductores

Este último módulo del curso se dedica a estudiar los materiales semiconductores y los dispositivos basados en ellos. Estos materiales y dispositivos son la base de las herramientas tecnológicas de la información y la comunicación en que se basa el trabajo de toda persona que se dedique a la Ingeniería Informática. Sin los semiconductores la Informática tal y como se conoce actualmente sería sólamente una disciplina teórica sin apicación práctica. La comprensión de las propiedades físicas de estos materiales y de cómo diferentes tipos de semiconductores combinados dan lugar a dispositivos capaces de tratar y almacenar información puede ser útil en el desempeño profesional de la Ingeniería Informática.

 

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Vídeo. Fundamentos físicos de la informática Audiovisual
Óptica y fotónica. La ciencia de la luz PDF
3. Electrostática PDF
5. Anexos PDF
2. Circuitos RLC PDF
4. Magnetostática e inducción electromagnética PDF
1. Circuitos eléctricos PDF
Fundamentos físicos de la informática PDF
Materiales y dispositivos semiconductores. La base física de la informática PDF
Electrostática PDF
Magnetostática e inducción electromagnética PDF
Ejemplo1 de cálculo del equivalente Thévenin Audiovisual
Asociación de resistencias en serie Audiovisual
Asociación de resistencias en paralelo Audiovisual
Ejemplo de resolución de un problema con resistencias en serie y en paralelo Audiovisual
Ejemplo de problema de asociación de resistencia en serie Audiovisual
Ejemplo de cálculo del equivalente Thévenin Audiovisual
Ejemplo de resolución de un problema con resistencias en serie Audiovisual
Resolución de problema con 2 mallas y 3 fuentes mediante las leyes de Kirchhoff Audiovisual
Breve introducción a la ley de Ohm Audiovisual
Ejemplo de resolución de un problema con resistencias en paralelo Audiovisual
Física (Site con vídeos) Web
Carga de una bobina en continua Audiovisual
Asociación de bobinas en serie Audiovisual
Comportamiento de un diodo Audiovisual
Circuito LC Audiovisual
Descarga de una bobina en continua Audiovisual
Circuito con diodos Audiovisual
Descarga de un condensador en continua Audiovisual
Condensador vs. bobina Audiovisual

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El proceso de evaluación se fundamenta en el trabajo personal de cada estudiante y presupone la autenticidad de la autoría y la originalidad de los ejercicios realizados.

La falta de autenticidad en la autoría o de originalidad de las pruebas de evaluación; la copia o el plagio; el intento fraudulento de obtener un resultado académico mejor; la colaboración, el encubrimiento o el favorecimiento de la copia, o la utilización de material o dispositivos no autorizados durante la evaluación, entre otras, son conductas irregulares que pueden tener consecuencias académicas y disciplinarias graves.

Por un lado, si se detecta alguna de estas conductas irregulares, puede comportar el suspenso (D/0) en las actividades evaluables que se definan en el plan docente - incluidas las pruebas finales - o en la calificación final de la asignatura, ya sea porque se han utilizado materiales o dispositivos no autorizados durante las pruebas, como redes sociales o buscadores de información en internet, porque se han copiado fragmentos de texto de una fuente externa (internet, apuntes, libros, artículos, trabajos o pruebas del resto de estudiantes, etc.) sin la correspondiente citación, o porque se ha practicado cualquier otra conducta irregular.

Por el otro, y de acuerdo con las normativas académicas, las conductas irregulares en la evaluación, además de comportar el suspenso de la asignatura, pueden dar lugar a la incoación de un procedimiento disciplinario y a la aplicación, si procede, de la sanción que corresponda.

La UOC se reserva la potestad de solicitar al estudiante que se identifique o que acredite la autoría de su trabajo a lo largo de todo el proceso de evaluación por los medios que establezca la universidad (síncronos o asíncronos). A estos efectos, la UOC puede exigir al estudiante el uso de un micrófono, una cámara u otras herramientas durante la evaluación y que este se asegure de que funcionan correctamente.

La verificación de los conocimientos para garantizar la autoría de la prueba no implicará en ningún caso una segunda evaluación.

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Esta asignatura puede superarse únicamente mediante la realización de un examen final (EX). La nota final de la evaluación continua (EC) complementa la nota del examen final (EX) mediante el cruce de acuerdo con la fórmula correspondiente. La fórmula de acreditación de la asignatura es la siguiente: EX + EC o EX.

 

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