O que é eletromagnética computacional?
A eletromagnética computacional, também chamada de modelagem eletromagnética ou eletrodinâmica computacional, é um campo da física que permite aos cientistas prever e descrever o comportamento das ondas eletromagnéticas quando entram em contato com objetos físicos. Os cientistas podem usar eletromagnética computacional ao estudar qualquer onda eletromagnética, embora seja mais comumente usada no estudo de ondas de rádio ou microondas. Nesses casos, a teoria eletromagnética é frequentemente usada para ajudar os cientistas a desenvolver melhores antenas e equipamentos de comunicação. Para modelar essas equações complexas, os cientistas exigem o uso de computadores poderosos.
Os cientistas que trabalham em eletrodinâmica computacional confiam em um conjunto de equações conhecidas como equações de Maxwell. Essas equações são usadas para descrever o comportamento de campos elétricos e magnéticos, que são afetados por objetos grandes e pequenos. Certas equações de Maxwell são apropriadas ao estudar os efeitos de partículas atômicas em campos eletromagnéticos, enquanto outras descrevem com mais precisão a maneira como esses campos são afetados por objetos macroscópicos. Ambos os conjuntos de equações levam em consideração os campos eletromagnéticos emitidos por esses outros objetos e descrevem o que acontece quando esses diferentes conjuntos de campos eletromagnéticos interagem.
As equações usadas na eletromagnética computacional são extremamente complexas. Eles levam em consideração vários campos diferentes e prevêem o comportamento desses campos em uma determinada área no espaço. A complexidade da matemática requer o uso de computadores que podem concluir muitos cálculos diferentes e extrair informações deles. A interação dos campos eletromagnéticos pode ser representada matematicamente e visualmente, para que o comportamento desses campos possa ser facilmente visto e compreendido.
No estudo de rádio e microondas, existem várias aplicações práticas para eletromagnética computacional. Uma maior compreensão desse campo levou a avanços na comunicação e à criação de antenas capazes de transmitir e receber dados de maneira mais confiável. O campo da tecnologia celular, em particular, se beneficiou bastante de um conhecimento mais profundo desse campo, bem como do aumento da potência do computador para calcular as interações do campo eletromagnético em uma área maior.
Embora o comportamento de um campo eletromagnético não seja bem organizado, por simplicidade, os cientistas eletromagnéticos computacionais geralmente modelam esses campos simetricamente. Para muitas aplicações, é mais prático pensar nesses campos como generalidades que podem ser modeladas como objetos bidimensionais simples ou tridimensionais, como círculos ou esferas. É possível criar modelos mais precisos de campos eletromagnéticos, se forem necessários para várias aplicações.