Hvad er beregningsmæssig elektromagnetik?

Beregningsmæssig elektromagnetik, der også ofte kaldes elektromagnetisk modellering eller beregningselektrodynamik, er et fysikfelt, der tillader forskere at forudsige og beskrive opførelsen af ​​elektromagnetiske bølger, når de kommer i kontakt med fysiske objekter. Videnskabsmænd bruger muligvis beregningsmæssig elektromagnetik, når de studerer enhver elektromagnetisk bølge, skønt den er mest almindeligt anvendt i studiet af radiobølger eller mikrobølger. I disse tilfælde bruges ofte elektromagnetisk teori til at hjælpe forskere med at udvikle bedre antenner og kommunikationsudstyr. For at modellere disse komplekse ligninger kræver forskere brug af magtfulde computere.

Forskere, der arbejder inden for beregningselektrodynamik, er afhængige af et sæt ligninger kendt som Maxwells ligninger. Disse ligninger bruges til at beskrive opførsel af elektriske og magnetiske felter, der påvirkes af både store og små genstande. Visse af Maxwells ligninger er passende, når man studerer atompartiklernes effekter på elektromagnetiske felter, mens andre mere præcist beskriver, hvordan disse felter påvirkes af makroskopiske objekter. Begge disse sæt ligninger tager højde for de elektromagnetiske felter, der udsendes af disse andre objekter og beskriver, hvad der sker, når disse forskellige sæt elektromagnetiske felter interagerer.

Ligningerne, der anvendes i beregningselektromagnetik, er ekstremt komplekse. De tager højde for et antal forskellige felter og forudsiger opførelsen af ​​disse felter over et givet område i rummet. Kompleksiteten i matematikken kræver brug af computere, der kan gennemføre mange forskellige beregninger og ekstrapolere oplysninger fra dem. Interaktionen mellem elektromagnetiske felter kan repræsenteres matematisk og visuelt, så opførelsen af ​​disse felter let kan ses og forstås.

I studiet af radio og mikrobølger er der en række praktiske anvendelser til beregningsmæssig elektromagnetik. En større forståelse af dette felt har ført til fremskridt inden for kommunikation og til oprettelse af antenner, der er i stand til at transmittere og modtage data mere pålideligt. Specielt området cellulær teknologi har haft stor fordel af et mere grundigt kendskab til dette felt såvel som fra den øgede computerkraft til at beregne elektromagnetiske feltinteraktioner over et større område.

Selvom opførelsen af ​​et elektromagnetisk felt ikke er velorganiseret, beregner beregningsmæssige elektromagnetikforskere ofte for simpelthen disse felter symmetrisk. Til mange anvendelser er det mere praktisk at tænke på disse felter som generaliteter, der kan modelleres som enkle to eller tredimensionelle objekter, såsom cirkler eller kugler. Det er muligt at fremstille mere nøjagtige modeller af elektromagnetiske felter, hvis de er nødvendige til forskellige anvendelser.