Hva er beregningsmessig elektromagnetikk?

Beregningselektromagnetikk, som også ofte kalles elektromagnetisk modellering eller beregningselektrodynamikk, er et fysikkfelt som lar forskere forutsi og beskrive oppførselen til elektromagnetiske bølger når de kommer i kontakt med fysiske objekter. Forskere kan bruke beregningselektromagnetikk når de studerer en hvilken som helst elektromagnetisk bølge, selv om det er mest brukt i studiet av radiobølger eller mikrobølger. I disse tilfellene brukes ofte elektromagnetisk teori for å hjelpe forskere med å utvikle bedre antenner og kommunikasjonsutstyr. For å modellere disse komplekse ligningene krever forskere bruk av kraftige datamaskiner.

Forskere som arbeider i beregningselektrodynamikk, er avhengige av et sett av ligninger kjent som Maxwells ligninger. Disse ligningene brukes for å beskrive oppførselen til elektriske og magnetiske felt, som påvirkes av både store og små objekter. Visse av Maxwells ligninger er passende når man studerer effekten av atompartikler på elektromagnetiske felt, mens andre mer nøyaktig beskriver hvordan disse feltene påvirkes av makroskopiske objekter. Begge disse settene med ligninger tar hensyn til de elektromagnetiske feltene som sendes ut av disse andre objektene og beskriver hva som skjer når disse forskjellige settene med elektromagnetiske felt samvirker.

Ligningene som brukes i beregningselektromagnetikk er ekstremt kompliserte. De tar hensyn til en rekke forskjellige felt og forutsier atferden til disse feltene over et gitt område i rommet. Kompleksiteten i matematikken krever bruk av datamaskiner som kan fullføre mange forskjellige beregninger og ekstrapolere informasjon fra dem. Samspillet mellom elektromagnetiske felt kan fremstilles matematisk og visuelt slik at oppførselen til disse feltene lett kan sees og forstås.

I studiet av radio og mikrobølger er det en rekke praktiske anvendelser for beregningselektromagnetikk. En større forståelse av dette feltet har ført til fremskritt i kommunikasjonen og til oppretting av antenner som er i stand til å overføre og motta data mer pålitelig. Spesielt feltet cellulærteknologi har hatt stor fordel av en grundigere kunnskap om dette feltet så vel som fra den økte datakraften til å beregne elektromagnetiske feltinteraksjoner over et større område.

Selv om oppførselen til et elektromagnetisk felt ikke er godt tilrettelagt, modellerer forskerne ofte beregningsmessige elektromagnetiske forskere symmetrisk. For mange bruksområder er det mer praktisk å tenke på disse feltene som generaliteter som kan modelleres som enkle to eller tredimensjonale objekter, for eksempel sirkler eller kuler. Det er mulig å lage mer nøyaktige modeller av elektromagnetiske felt hvis de er nødvendige for forskjellige bruksområder.