計算電磁気学とは

電磁気モデリングまたは計算電気力学とも呼ばれる計算電磁気学は、物理学の分野であり、科学者が電磁波が物理的な物体と接触したときの挙動を予測および説明できるようにします。 科学者は、電磁波を研究するときに計算電磁気学を使用する場合がありますが、最も一般的に使用されるのは電波またはマイクロ波の研究です。 これらの場合、電磁理論は、科学者がより良いアンテナと通信機器を開発するのを助けるためにしばしば使用されます。 これらの複雑な方程式をモデル化するために、科学者は強力なコンピューターを使用する必要があります。

計算電気力学で働く科学者は、Maxwellの方程式として知られる方程式のセットに依存しています。 これらの方程式は、大きな物体と小さな物体の両方の影響を受ける電界と磁界の挙動を記述するために使用されます。 特定のMaxwellの方程式は、電磁界に対する原子粒子の影響を研究するのに適していますが、他の方程式は、これらのフィールドが巨視的なオブジェクトによって影響を受ける方法をより正確に説明します。 これらの方程式のセットは両方とも、これらの他のオブジェクトによって放出される電磁場を考慮に入れ、これらの異なる電磁場のセットが相互作用するときに何が起こるかを説明します。

計算電磁気学で使用される方程式は非常に複雑です。 それらは多くの異なるフィールドを考慮に入れ、空間内の与えられた領域でのこれらのフィールドの挙動を予測します。 計算が複雑なため、多くの異なる計算を完了し、それらから情報を推定できるコンピューターを使用する必要があります。 電磁界の相互作用は数学的にも視覚的にも表現できるため、これらの電磁界の振る舞いを簡単に確認して理解できます。

無線およびマイクロ波の研究では、計算電磁気学の実用的なアプリケーションがいくつかあります。 この分野をより深く理解することで、通信が進歩し、より確実にデータを送受信できるアンテナが作成されました。 特に、セルラー技術の分野は、この分野のより完全な知識と、より広い領域での電磁界相互作用を計算するためのコンピューターの能力の向上から大きな恩恵を受けています。

電磁界の振る舞いはよく整理されていませんが、簡単にするために、計算電磁気学の科学者はしばしばこれらの電磁界を対称的にモデル化します。 多くのアプリケーションでは、これらのフィールドを、円や球などの単純な2次元または3次元オブジェクトとしてモデル化できる一般性と考える方がより実用的です。 電磁界のさまざまな用途に必要な場合、電磁界のより正確なモデルを作成することができます。