O que é simulação eletromagnética?

Usando cálculos aproximados para as equações de Maxwell e a lei de Faraday, as simulações eletromagnéticas são modelos de eletromagnética e seus efeitos no ambiente e estruturas físicas sobre elas. Uma simulação eletromagnética pode ser usada para apontar uma antena de satélite na direção certa para os canais e clareza máxima e julgar seu desempenho ou determinar a propagação das ondas quando não estiver no espaço livre. Essas simulações podem ajudar no design eficiente dos chips de computador e apontar como melhorar o desempenho nos principais eletrônicos, localizando as incompatibilidades dos componentes dentro delas. A radiação eletromagnética sendo recolhida e espalhada e depois absorvida por pequenas partículas é usada em simulações para projetos científicos nos laboratórios da Organização Europeia para Pesquisa Nuclear (CERN) para seus projetos de aceleradores de partículas. Os programas de simulação eletromagnética também estão sendo usados ​​como ferramentas em laboratórios de física da faculdade para ensinar com mais eficácia, à medida que os alunos recebemXPERIENCE COM RESOLVENDO PROBLEMAS Usando -os.

Resolver as equações de Maxwell em cada ponto de uma grade ortogonal ou não ortogonal é uma das avenidas para usar grades para discretizar o espaço, criando um levantamento topológico do espaço. A resolução dessas equações em uma simulação eletromagnética geralmente revela problemas na memória e na potência do computador, pois geralmente só podem ser feitos em supercomputadores por tempo de tempo para cada instante de tempo durante todo um domínio, resolvendo as equações Maxwell à medida que elas passam ou dividem-se usando as iterações de tempo e as transformadas rápidas. Na mecânica de fluidos, o método de limite ou o "método de momentos" (mãe) pode ser aplicado para resolver problemas de engenharia, acústica e eletromagnética. Isso se concentra nos cálculos apenas nas áreas de fronteira de um espaço, em vez dos valores de volume a cada vez em que a etapa de todo o espaço.

Um microondas de cozinha é análogo ao que é conhecidoComo uma gaiola de Faraday, que ilustra como um modelo de simulação eletromagnética pode ser útil na proteção eletromagnética. As correntes elétricas podem ser bloqueadas por paredes de metal ou outros dispositivos de blindagem, enquanto as correntes magnéticas podem ser movidas em torno da obstrução. Na gaiola de Faraday, quando as paredes da gaiola são aterradas, o caminho de uma corrente elétrica é perturbado por elétrons que atuam como portadores de carga elétrica em um padrão de malha e compensam o campo; Isso faz com que a corrente elétrica se dissipe. Assim como a tela de malha na frente de uma porta de microondas bloqueia as microondas de escapar do dispositivo porque as microondas são maiores que os pequenos orifícios na malha, uma simulação de malha eletromagnética pode projetar uma boa proteção protetora de correntes elétricas.

Um método de simulação eletromagnética que resolve as equações de Maxwell andando de bicicleta por um campo elétrico por um instante e depois andando por um campo magnético para o próximo instante e alternando repetidamente oveR e o mais de novo é conhecido como método de domínio de tempo de diferença finita (FDTD) para produzir simulações. A interação do onda EM com os problemas de engenharia de estruturas de materiais foi resolvida por esse método mais do que qualquer outro nos EUA desde 1990. É usado na solução de tecnologias de assinatura de radar, tecnologias sem fio e imagens biomédicas, apenas para citar alguns de seus usos aplicáveis.

A modelagem de ondas

para simulação eletromagnética e análise de circuitos pode ser realizada usando o método de modelagem de onda completa (PEEC) (3-D) do elemento parcial (PEEC). As equações integrais são interpretadas como a lei de tensão de Kirchhoff e, usando PEEC, são aplicadas a uma célula PEEC, que fornece a solução de geometrias 3D de um circuito completo, permitindo que circuitos adicionais sejam apoiados pelo porquinho no projeto de corrente direta. Usando modelos como esse em simulação eletromagnética economiza tempo e custos de dinheiro na fabricação de circuitos integrados.

Departamento de física da faculdadeOs ENTs estão começando a fazer uso de videogames projetados para dar aulas aos alunos por meio da simulação eletromagnética para descrever visualmente aos alunos os fenômenos das representações de física. Isso pode ajudar os alunos a obter uma melhor compreensão dos conceitos e proporcionam experiências de seus cérebros que os revelam fraquezas em seu próprio entendimento e as etapas a serem tomadas para fortalecê -las. Tanto os alunos quanto os instrutores descobriram que o aprendizado mais rápido e mais aprofundado pode ser facilitado usando exemplos do mundo real da solução de conceito de física por meio de software de simulação eletromagnética.