O método de diferenças finitas no domínio do tempo em eletromagnetismo

Abstract

Este trabalho tem como objetivo desenvolver um software, que denotamos por Software de ondas eletromagnéticas (SOEM), utilizando o método de diferenças finitas no domínio do tempo para aproximar as equações diferenciais 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 as condições de estabilidade, implementação de fontes e as condições de contorno absorventes que emulam um dom´ınio infinito. O software SOEM, elaborado no Matlab, ´e baseado no FDTD e disponibiliza cinco módulos: um simulador de propagação de ondas em uma dimensão, um simulador em duas dimensões, um simulador de radar de penetração terrestre (GPR), um módulo de onda espalhada e outro módulo simulando a perda de potência de um sinal ao atravessar uma parede.