Die computergestützte Elektromagnetik, die oft auch als elektromagnetische Modellierung oder computergestützte Elektrodynamik bezeichnet wird, ist ein Gebiet der Physik, das es Wissenschaftlern ermöglicht, das Verhalten elektromagnetischer Wellen beim Kontakt mit physikalischen Objekten vorherzusagen und zu beschreiben. Wissenschaftler können bei der Untersuchung elektromagnetischer Wellen computergestützte Elektromagnetik verwenden, obwohl sie am häufigsten bei der Untersuchung von Radiowellen oder Mikrowellen verwendet wird. In diesen Fällen wird die elektromagnetische Theorie häufig verwendet, um Wissenschaftlern bei der Entwicklung besserer Antennen und Kommunikationsgeräte zu helfen. Um diese komplexen Gleichungen zu modellieren, benötigen Wissenschaftler leistungsstarke Computer.
Wissenschaftler, die in der computergestützten Elektrodynamik arbeiten, verlassen sich auf eine Reihe von Gleichungen, die als Maxwell-Gleichungen bekannt sind. Diese Gleichungen werden verwendet, um das Verhalten von elektrischen und magnetischen Feldern zu beschreiben, die sowohl von großen als auch von kleinen Objekten beeinflusst werden. Einige der Maxwell-Gleichungen sind geeignet, um die Auswirkungen atomarer Teilchen auf elektromagnetische Felder zu untersuchen, während andere genauer beschreiben, wie diese Felder von makroskopischen Objekten beeinflusst werden. Beide Gleichungen berücksichtigen die von diesen anderen Objekten emittierten elektromagnetischen Felder und beschreiben, was passiert, wenn diese verschiedenen Sätze elektromagnetischer Felder interagieren.
Die Gleichungen, die in der computergestützten Elektromagnetik verwendet werden, sind äußerst komplex. Sie berücksichtigen eine Reihe verschiedener Felder und sagen das Verhalten dieser Felder über einen bestimmten Bereich im Raum voraus. Die Komplexität der Mathematik erfordert den Einsatz von Computern, die viele verschiedene Berechnungen durchführen und daraus Informationen extrapolieren können. Die Wechselwirkung elektromagnetischer Felder lässt sich mathematisch und visuell darstellen, so dass das Verhalten dieser Felder leicht zu erkennen und zu verstehen ist.
Bei der Untersuchung von Radio- und Mikrowellen gibt es eine Reihe praktischer Anwendungen für die computergestützte Elektromagnetik. Ein besseres Verständnis dieses Bereichs hat zu Fortschritten in der Kommunikation und zur Entwicklung von Antennen geführt, die Daten zuverlässiger senden und empfangen können. Insbesondere der Bereich der Zellulartechnologie hat stark von einer gründlicheren Kenntnis dieses Gebiets sowie von der erhöhten Computerleistung profitiert, um elektromagnetische Feldwechselwirkungen über einen größeren Bereich zu berechnen.
Obwohl das Verhalten eines elektromagnetischen Feldes nicht gut organisiert ist, modellieren Wissenschaftler der computergestützten Elektromagnetik diese Felder der Einfachheit halber oft symmetrisch. Für viele Anwendungen ist es praktischer, sich diese Felder als Verallgemeinerungen vorzustellen, die als einfache zwei- oder dreidimensionale Objekte wie Kreise oder Kugeln modelliert werden können. Es ist möglich, genauere Modelle elektromagnetischer Felder zu erstellen, wenn sie für verschiedene Anwendungen benötigt werden.