Co to jest elektromagnetyka obliczeniowa?
Obliczeniowa elektromagnetyka, która jest często nazywana modelowaniem elektromagnetycznym lub elektrodynamiką obliczeniową, jest dziedziną fizyki, która pozwala naukowcom przewidzieć i opisywać zachowanie fal elektromagnetycznych, gdy wchodzą w kontakt z obiektami fizycznymi. Naukowcy mogą używać obliczeniowej elektromagnetyki podczas badania dowolnej fali elektromagnetycznej, choć jest ona najczęściej stosowana w badaniu fal radiowych lub mikrofalowych. W takich przypadkach teoria elektromagnetyczna jest często stosowana, aby pomóc naukowcom w opracowywaniu lepszych anten i urządzeń komunikacyjnych. Aby modelować te złożone równania, naukowcy wymagają stosowania potężnych komputerów.
Naukowcy pracujący w elektrodynamice obliczeniowej polegają na zestawie równań znanych jako równania Maxwella. Równania te są używane do opisania zachowania pól elektrycznych i magnetycznych, na które mają wpływ zarówno duże, jak i małe obiekty. Niektóre równania Maxwella są odpowiednie podczas badania wpływu atomowego parTicles na polach elektromagnetycznych, podczas gdy inne dokładniej opisują sposób, w jaki te pola mają wpływ obiekty makroskopowe. Oba te zestawy równań uwzględniają pola elektromagnetyczne emitowane przez te inne obiekty i opisują, co się dzieje, gdy te różne zestawy pól elektromagnetycznych oddziałują.
Równania stosowane w obliczeniowej elektromagnetyce są niezwykle złożone. Biorą pod uwagę wiele różnych dziedzin i przewidują zachowanie tych pól na danym obszarze w przestrzeni. Złożoność matematyki wymaga użycia komputerów, które mogą wypełnić wiele różnych obliczeń i ekstrapolację z nich. Interakcję pól elektromagnetycznych może być reprezentowana matematycznie i wizualnie, aby zachowanie tych pól można było łatwo zobaczyć i zrozumieć.
W badaniu radia i mikrofalów istnieje wiele praktycznychZastosowania do elektromagnetyki obliczeniowej. Lepsze zrozumienie tej dziedziny doprowadziło do postępu w komunikacji i tworzeniu anten, które są w stanie przekazywać i odbierać dane bardziej niezawodnie. W szczególności dziedzina technologii komórkowej bardzo skorzystała z dokładniejszej wiedzy o tym polu, a także ze zwiększonej mocy komputera do obliczania interakcji pola elektromagnetycznego na większym obszarze.
Chociaż zachowanie pola elektromagnetycznego nie jest dobrze zorganizowane, dla prostoty, obliczenini naukowcy elektromagnetycy często modelują te dziedziny symetrycznie. W przypadku wielu zastosowań bardziej praktyczne jest myślenie o tych dziedzinach jako ogólnościach, które można modelować jako proste obiekty dwukierunkowe, takie jak koła lub kule. Możliwe jest wykonanie dokładniejszych modeli pól elektromagnetycznych, jeśli są one potrzebne do różnych zastosowań.