Wat Is Computational Electromagnetics?

Elektromagnetische computerberekeningen, die ook vaak wordt genoemd elektromagnetische modellen of computationele elektrodynamica, is een gebied van de natuurkunde die het mogelijk maakt wetenschappers te voorspellen en beschrijven het gedrag van elektromagnetische golven wanneer ze in contact komen met fysieke objecten komen. Wetenschappers elektromagnetische computerberekeningen gebruikt bij de studie elektromagnetische golven, maar het meest gebruikt in de studie van radiogolven of microgolven. In deze gevallen wordt de elektromagnetische theorie vaak gebruikt om wetenschappers beter ontwikkelen antennes en communicatieapparatuur. Om modelleren deze complexe vergelijkingen wetenschappers vereisen het gebruik van krachtige computers.

Wetenschappers werken in de computationele elektrodynamica rekenen op een set van vergelijkingen die bekend staat als de vergelijkingen van Maxwell. Deze vergelijkingen worden gebruikt om het gedrag van elektrische en magnetische velden, die worden beïnvloed door zowel grote als kleine objecten beschrijven. Sommige van de vergelijkingen van Maxwell passend bij het bestuderen van de effecten van atomaire deeltjes over elektromagnetische velden, terwijl anderen nauwkeuriger de manier waarop deze velden worden beïnvloed door macroscopische objecten te beschrijven. Beide stelsels vergelijkingen rekening houden met de elektromagnetische velden afkomstig van deze andere doelstellingen en beschreven wat er gebeurt wanneer deze uiteenlopende elektromagnetische velden interageren.

De vergelijkingen worden gebruikt in elektromagnetische computerberekeningen zijn uiterst complex. Ze houden rekening met een aantal verschillende gebieden en het gedrag van deze velden over een bepaald gebied in de ruimte voorspellen. De complexiteit van de wiskunde vereist het gebruik van computers die veel verschillende berekeningen kunnen voltooien en extrapoleren informatie van hen. De interactie van elektromagnetische velden kan mathematisch en visuele weergave zodat het gedrag van deze velden gemakkelijk kan worden gezien en begrepen.

In de studie van radio en microgolven, zijn er een aantal praktische toepassingen voor elektromagnetische computerberekeningen. Een beter begrip van dit gebied heeft geleid tot vooruitgang in de communicatie en tot de oprichting van antennes die kan verzenden en ontvangen van gegevens betrouwbaarder zijn. Het gebied van cellulaire technologie, in het bijzonder, heeft veel voordeel van een meer diepgaande kennis van dit gebied en van de toegenomen rekenkracht aan elektromagnetische veld interacties berekenen over een groter gebied.

Hoewel het gedrag van een elektromagnetisch veld is niet goed georganiseerd, voor de eenvoud, elektromagnetische computerberekeningen wetenschappers modelleren vaak deze velden symmetrisch. Voor vele toepassingen is het praktischer te denken deze velden algemeenheden die kunnen worden gemodelleerd als eenvoudige twee of driedimensionale voorwerpen, zoals cirkels of bollen. Het is mogelijk om meer accurate modellen van elektromagnetische velden als ze nodig zijn voor diverse toepassingen.