DESENVOLVIMENTO DE UM AMBIENTE VIRTUAL DE ESTUDO DO ELETROMAGNETISMO APLICADO
Autor:
Rafael Luch Luz
Resumo:
Este trabalho tem como objetivo desenvolver um software, que denotamos por SOEM, utilizando o método das diferenças finitas no domínio do tempo para aproximar as equações diferenciáveis de Maxwell, que descrevem a propagação das ondas eletromagnéticas. Primeiramente apresentamos o embasamento teórico necessário para compreensão do fenômeno de eletromagnetismo, discutindo as suas quatro leis fundamentais na forma diferencial e integral e as equações complementares: constitutivas e de contorno relacionando as propriedades físicas dos meios e os campos eletromagnéticos. Em seguida apresentamos o método de diferenças finitas no domínio do tempo (FDTD), baseado no algoritmo de Yee, estudando em detalhes as condições de estabilidade, implementação de fontes e as condições de contorno absorventes que emulam um domínio infinito. O software SOEM, elaborado no Matlab, é baseado no FDTD e disponibiliza 5 módulos: um simulador em uma e duas dimensões, um simulador de radar de penetração terrestre (GPR), um módulo de onda espalhada e outro módulo exemplificando a perda de potência de um sinal ao atravessar uma parede.
Abstract:
In this work we intend to develop a software, denoted by SOEM, based on a method of finite-difference to approximate Maxwell´s differential equations, which describe the propagation of electromagnetic waves. First we discuss the theoretical basis of electromagnetism, studying its four fundamental laws in both their differential and integral forms, as well as the constitutive relations and associated boundary conditions. We then present the method of finite-difference time-domain (FDTD), based on the algorithm of Yee, studying issues of stability, sources, and absorbing boundary conditions which emulate unbounded domains. The software SOEM, developed in MATLAB, is based on FDTD and has 5 modules, including two applicationds with ground-penetrating radar, and the simulation of loss of power thorugh a wall.
Palavra Chave: equações de Maxwell, ondas eletromagnéticas, método de diferenças finitas no domínio do tempo (FDTD), condições de fronteiras absorventes, método de diferenças finitas.
Arquivos
Monografia: Monografia.pdf