Numerické modelování elektromagnetických polí se s rozvojem výpočetní techniky a neustále rostoucí výkonností počítačů stalo spolu s optimalizačními technikami nepostradatelnou složkou návrhu konstrukcí nových elektrotechnických a elektronickýchzařízení i zařízení z ostatních oblastí technické praxe. Numerické modelování je také bezesporu nedílnou součástí komplexních analýz chování časoprostorových polí, které jsou důležité pro posouzení nových požadavků na kvalitu zařízení jako je elektromagnetická kompatibilita. Složité problémy řešené v současné technické praxi nelze zvládnout ve většině případů jinými prostředky než pomocí vhodných numerických metod za použití výkonných počítačů.
Modelování elektromagnetických polí 13
Připomeňme si, křivka ohraničující plochu orientací danou pravidlem pravé
ruky podle Obr. Zvolíme-li něm systém tří ortogonálních plošek
∆S1,2,3 jednotkovými vektory u1,2,3, zřejmě =J2 kdežto u3.5 plošku ∆S0 mimo vodič, zdroj nulový při libovolné
orientaci plošky. 2.
Zvolíme-li Ampérově zákoně namísto malou plošku podle Obr.
0 nevírové, potenciálnípole
rot
0 vírové pole
A
=⎧
⎨
≠⎩
Přehled operátorů grad, div rot
Dále jsou souhrnně uvedeny operátory grad, div, rot pro jednotlivé dále používané
souřadnicové systémy. obecně složku zdroje směru un.
Kartézské souřadnice [x, z]
grad
div z
x z
x z
AA A
x z
φ φ
φ
∂ ∂
+ +
∂ ∂
∂∂
=
= +
∂
∂ ∂
u u
A
rot
x z
z
y z
x
x
yA A
∂ ∂
∂ ∂=
u u
A
Výrazy kartézských souřadnicích lze zkráceně zapsat definováním Hamiltonova nebo též
operátoru “nabla“ zyx
zyx
uuu
∂
∂
+
∂
∂
+
∂
∂
=∇
ve tvaru gradφ div rot ×A. Natočíme-li tento
systém zcela libovolně, obecně u1+J2 u2+J3 u3.
Volíme-li podle Obr. Jiná situace vodiči.7b), lze psát
nl
d l
Dráha obvodu kladném smyslu, průmět směru jednotkové
normály vektoru ∆S. 2.
. Odtud definujeme funkci
S
d
J l
S ∆∆
∫ ⋅
==
→
lH
H
0
nn limrot
která poli přiřadí složku vektoru směru normály, tj.7a), jsou vektory intenzity magnetického pole proudové hustoty. 2. Rotace vektorové funkce je
vektor kolmý rovině maximálního víru (ve smyslu pravotočivé soustavy). Záměnou obecného vírového pole A
za jeho zdroje nabízí test pole přítomnost složky zdroje daném
směru un
n0
nn
n
limrot
S
d
B l
S ∆∆
∫ ⋅
==
→
lA
A
Výraz rotn nazýván rotace vektoru daném směru představuje plošnou hustotu
cirkulace vektoru Výslednou hustotu zdroje dostaneme jako vektorový součet tří
kolmých složek rotn A
332211 rotrotrotrot uAuAuAAB ++==
Operátor rotace zobrazí vektorové pole jiné vektorové pole
