Τι είναι η υπολογιστική ηλεκτρομαγνητική;

Η υπολογιστική ηλεκτρομαγνητική, η οποία συχνά ονομάζεται ηλεκτρομαγνητική μοντελοποίηση ή υπολογιστική ηλεκτροδυναμική, είναι ένα πεδίο φυσικής που επιτρέπει στους επιστήμονες να προβλέπουν και να περιγράφουν τη συμπεριφορά των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων όταν έρχονται σε επαφή με φυσικά αντικείμενα.Οι επιστήμονες μπορούν να χρησιμοποιούν υπολογιστικά ηλεκτρομαγνητικά όταν μελετούν οποιοδήποτε ηλεκτρομαγνητικό κύμα, αν και χρησιμοποιείται συχνότερα στη μελέτη ραδιοκύματα ή μικροκύματα.Σε αυτές τις περιπτώσεις, η ηλεκτρομαγνητική θεωρία χρησιμοποιείται συχνά για να βοηθήσει τους επιστήμονες να αναπτύξουν καλύτερες κεραίες και εξοπλισμό επικοινωνιών.Προκειμένου να διαμορφώσουν αυτές τις πολύπλοκες εξισώσεις, οι επιστήμονες απαιτούν τη χρήση ισχυρών υπολογιστών. Οι επιστήμονες που εργάζονται στην υπολογιστική ηλεκτροδυναμική βασίζονται σε ένα σύνολο εξισώσεων γνωστών ως εξισώσεις του Maxwell.Αυτές οι εξισώσεις χρησιμοποιούνται για να περιγράψουν τη συμπεριφορά των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων, τα οποία επηρεάζονται τόσο από μεγάλα όσο και από μικρά αντικείμενα.Ορισμένες από τις εξισώσεις του Maxwell είναι κατάλληλες όταν μελετούν τις επιδράσεις των ατομικών σωματιδίων στα ηλεκτρομαγνητικά πεδία, ενώ άλλα περιγράφουν με μεγαλύτερη ακρίβεια τον τρόπο με τον οποίο αυτά τα πεδία επηρεάζονται από μακροσκοπικά αντικείμενα.Και τα δύο αυτά σύνολα εξισώσεων λαμβάνουν υπόψη τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία που εκπέμπονται από αυτά τα άλλα αντικείμενα και περιγράφουν τι συμβαίνει όταν αλληλεπιδρούν αυτά τα διαφορετικά σύνολα ηλεκτρομαγνητικών πεδίων.Λαμβάνουν υπόψη διάφορα πεδία και προβλέπουν τη συμπεριφορά αυτών των πεδίων σε μια δεδομένη περιοχή στο διάστημα.Η πολυπλοκότητα των μαθηματικών απαιτεί τη χρήση υπολογιστών που μπορούν να ολοκληρώσουν πολλούς διαφορετικούς υπολογισμούς και να προβάλλουν πληροφορίες από αυτές.Η αλληλεπίδραση των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων μπορεί να εκπροσωπηθεί μαθηματικά και οπτικά έτσι ώστε η συμπεριφορά αυτών των πεδίων να μπορεί εύκολα να δει και να κατανοηθεί.Η μεγαλύτερη κατανόηση αυτού του τομέα οδήγησε σε εξελίξεις στην επικοινωνία και στη δημιουργία κεραιών που είναι σε θέση να μεταδώσουν και να λαμβάνουν δεδομένα πιο αξιόπιστα.Το πεδίο της κυτταρικής τεχνολογίας, ειδικότερα, έχει επωφεληθεί σε μεγάλο βαθμό από μια πιο λεπτομερή γνώση αυτού του τομέα καθώς και από την αυξημένη ισχύ του υπολογιστή για τον υπολογισμό των αλληλεπιδράσεων ηλεκτρομαγνητικού πεδίου σε μια μεγαλύτερη περιοχή. Αν και η συμπεριφορά ενός ηλεκτρομαγνητικού πεδίου δεν είναι καλή-Οργανισμένη, για απλότητα, υπολογιστικές ηλεκτρομαγνητικές επιστήμονες συχνά μοντελοποιούν αυτά τα πεδία συμμετρικά.Για πολλές εφαρμογές, είναι πιο πρακτικό να σκεφτόμαστε αυτούς τους τομείς ως γενικότητες που μπορούν να διαμορφωθούν ως απλά δύο ή τρισδιάστατα αντικείμενα, όπως κύκλοι ή σφαίρες.Είναι δυνατόν να γίνουν ακριβέστερα μοντέλα ηλεκτρομαγνητικών πεδίων εάν χρειάζονται για διάφορες εφαρμογές.