Co je to výpočetní elektromagnetika?

Výpočetní elektromagnetika, která se také často nazývá elektromagnetické modelování nebo výpočetní elektrodynamika, je oblastí fyziky, která vědcům umožňuje předpovědět a popisovat chování elektromagnetických vln, když přicházejí do kontaktu s fyzickými objekty. Vědci mohou při studiu elektromagnetické vlny používat výpočetní elektromagnetiku, i když se nejčastěji používá při studiu rádiových vln nebo mikrovln. V těchto případech se elektromagnetická teorie často používá k pomoci vědcům vyvinout lepší antény a komunikační zařízení. Za účelem modelování těchto komplexních rovnic vyžadují vědci použití výkonných počítačů.

Vědci pracující ve výpočetní elektrodynamice se spoléhají na sadu rovnic známých jako Maxwellovy rovnice. Tyto rovnice se používají k popisu chování elektrických a magnetických polí, která jsou ovlivněna velkými i malými předměty. Při studiu účinků atomového par jsou některé z rovnic Maxwella vhodnéTicles na elektromagnetických polích, zatímco jiní přesněji popisují způsob, jakým jsou tato pole ovlivněna makroskopickými objekty. Obě tyto sady rovnic berou v úvahu elektromagnetická pole emitovaná těmito dalšími objekty a popisují, co se stane, když tyto různé sady elektromagnetických polí interagují.

Rovnice použité ve výpočetní elektromagnetice jsou extrémně složité. Berou v úvahu řadu různých oblastí a předpovídají chování těchto oblastí v dané oblasti ve vesmíru. Složitost matematiky vyžaduje použití počítačů, které mohou dokončit mnoho různých výpočtů a extrapolovat informace z nich. Interakce elektromagnetických polí může být reprezentována matematicky a vizuálně, aby bylo možné snadno vidět a pochopit chování těchto polí.

Při studiu rádia a mikrovlny existuje řada praktickýchAplikace pro výpočetní elektromagnetiku. Větší porozumění této oblasti vedlo k pokroku v komunikaci a k ​​vytvoření antén, které jsou schopny spolehlivě přenášet a přijímat data. Zejména pole buněčné technologie velmi těží z důkladnější znalosti o této oblasti i ze zvýšené síly počítače pro výpočet interakcí elektromagnetických polí ve větší oblasti.

Ačkoli chování elektromagnetického pole není dobře organizováno, pro jednoduchost, výpočetní elektromagnetická vědci často modelují tato pole symetricky. Pro mnoho aplikací je praktičtější myslet na tato pole jako na obecnosti, které lze modelovat jako jednoduché dva nebo trojrozměrné objekty, jako jsou kruhy nebo koule. Pokud jsou potřebné pro různé aplikace, je možné vytvořit přesnější modely elektromagnetických polí.