什么是電磁模擬(Electromagnetic Simulation)？

通過對麥克斯韋方程組和法拉第定律的近似計算，電磁模擬是電磁學模型及其對周圍環境和物理結構的影響，電磁仿真可以用來將衛星天線對準正確的方向，以獲得最大的信道和清晰度，并判斷其是否存在電磁干擾這些模擬有助于計算機...

通過對麥克斯韋方程組和法拉第定律的近似計算，電磁模擬是電磁學模型及其對周圍環境和物理結構的影響，電磁仿真可以用來將衛星天線對準正確的方向，以獲得最大的信道和清晰度，并判斷其是否存在電磁干擾這些模擬有助于計算機芯片的有效設計，并指出如何通過定位內部元件的不相容性來提高主要電子器件的性能。電磁輻射被接收、散射，然后被小規模的吸收歐洲核子研究組織（CERN）實驗室的粒子加速器項目中，粒子被用于科學項目的模擬。電磁模擬程序也被用作大學物理實驗室的工具，以便在學生獲得解決問題的實際經驗時更有效地教學電磁模擬可用于設計計算機芯片。在正交或非正交網格中求解麥克斯韋方程組是利用網格對空間進行拓撲測量來離散空間的一種途徑。在電磁模擬中求解這些方程組經常會暴露出計算機內存和功率方面的問題，因為這些問題通常只能在超級計算機上通過時間步進的方式在整個領域內的每一個時間點進行，邊走邊解麥克斯韋方程組，或者使用時間迭代和快速傅立葉變換進行分步求解。在流體力學中，邊界法或矩量法（MoM）可用于解決工程問題、聲學和電磁學問題這種方法只關注空間的邊界區域，而不是整個空間的每一個時間步的體積值。

帶電的法拉第籠。廚房微波爐類似于法拉第籠，這說明了電磁模擬模型在電磁保護中是如何有用的。電流可以被金屬墻或其他類似的屏蔽裝置阻擋，而磁電流只能在障礙物周圍移動。在法拉第的籠子里，當籠壁接地時，電流的路徑受到電子的干擾，電子在網狀結構中充當電荷載體并補償電場；這會導致電流消散。就像微波門前面的網罩阻止微波從設備中逸出一樣，因為微波比網格中的小孔大，在交變磁場中，通過一個交變磁場的模擬，可以很好地解決電磁場的交變循環問題時域有限差分法（FDTD）用于產生模擬。自1990年左右以來，該方法在解決電磁波與材料結構工程問題上的應用比其他任何方法都多。它被用于解決雷達信號技術、無線技術和生物醫學成像，僅舉幾例適用的用途。電磁仿真和電路分析的波建模可以使用部分元件等效電路（PEEC）三維（3-D）全波建模方法進行積分方程被解釋為基爾霍夫電壓定律，并使用PEEC將其應用于PEEC單元，該單元給出了完整電路的三維幾何解，允許在直流電路設計上附加電路。在電磁模擬中使用這樣的模型可以節省集成電路制造的時間和金錢成本。大學物理系開始利用電子游戲，通過電磁模擬給學生上課直觀地向學生描述物理表征的現象。這可以幫助學生更好地理解概念，并提供他們的大腦體驗，向他們揭示他們自己理解中的弱點以及加強這些弱點的步驟。學生和教師都發現，這兩種方法都更快，而且更多通過電磁仿真軟件，利用物理概念求解的真實例子，可以促進深入學習。

發表于 2020-09-08 00:47
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分類：科學教育

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