O uso da simulação numérica de campos eletromagnéticos como ferramenta de ensino

Nogueira, Antônio Flavio Licarião

doi:10.1590/s1806-11172008000400006

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“…A utilização dessa condição de contorno em estruturas axissimétricas requer a definição de um semicírculo de raio r que envolve completamente o dispositivo. Os elementos de maior interesse devem estar próximos ao centro desse semicírculo, que faz o papel de uma fronteira remota [15]. Nesse modelo, o domínio de análise é delimitado por uma fronteira assintótica Γ definida por um semicírculo de raio 10,16 cm e cujo centro coincide com a origem do plano r-z.…”

Section: B Segundo Modelounclassified

An axisymmetric version of the Kelvin transformation for the analysis of open-boundary electric and magnetic fields

Nogueira

Boudec

2011

IEEE Latin Am. Trans.

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A simple and efficient method for the solution of open-boundary axisymmetric electric and magnetic field problems is presented. Firstly, the classical Kelvin transformation approach is reviewed. The proposed axisymmetric approach uses the conventional Kelvin transformation coupled with a calculation procedure to alter the value of the parameters that represent the material properties of the exterior region. This technique is analyzed computationally with a force calculation problem and two numerical models are employed. In the first model, the exterior problem is modeled using the axisymmetric Kelvin transformation approach, and the forces are calculated using the weighted Maxwell stress tensor method. In the second model, asymptotic boundary conditions are used to terminate the solution region, and the forces are calculated using the Lorentz formula. Numerical results produced by the two models show an excellent correlation.

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Section: B Segundo Modelounclassified

An axisymmetric version of the Kelvin transformation for the analysis of open-boundary electric and magnetic fields

Nogueira

Boudec

2011

IEEE Latin Am. Trans.

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“…O estudo de campos eletromagnéticos, necessário em disciplinas de física e engenharia, possui um certo empecilho pois campos elétricos e magnéticos não podem ser visualizados diretamente, o que dificulta a compreensão do fenômeno. O uso de simuladores para suprir esta dificuldade foi relatado em Nogueira (2008) e em Pedroso e Araújo (2011), aplicado a diferentes situações. Esta dificuldade se repete quando se quer estudar a propagação de ondas eletromagnéticas através de diversas estruturas.…”

Section: Introductionunclassified

Uso De Simulações Numéricas No Ensino Da Propagação Eletromagnética Em Fibras Óticas

Baude

2014

RBFTA

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Este artigo apresenta um estudo do uso de simuladores como ferramenta educativa. Mais especificamente, mostra-se a utilização de um simulador numérico no estudo de problemas de propagação de ondas eletromagnéticas em fibras e guias óticos. Seu uso é particularmente interessante neste caso, já que os fenômenos envolvidos não podem ser visualizados diretamente, o que dificulta a compreensão do aluno. Uma breve introdução a respeito dos fundamentos teóricos necessários é realizada, e alguns exemplos de simulação são apresentados. A análise dos efeitos de cada simulação mostram que é possível explorar uma grande diversidade de opções e variações, fazendo com que o entendimento sobre o assunto seja incrementado. Palavras-chave: simulação numérica; fibras óticas; propagação eletromagnética. Resumen: Este trabajo presenta un estudio sobre el uso de simuladores como herramienta educativa. Más específicamente, se mostra en el uso de una simulación numérica en el estudio de los problemas de propagación de la onda electromagnética en fibras ópticas y guías. Su uso es particularmente interesante en este caso, ya que los fenómenos involucrados no se puedem ver directamente, lo que dificulta la comprensión del estudiante. Una breve introducción sobre los fundamentos teóricos necesarios se lleva a cabo, y se presentan algunos ejemplos de simulación. El análisis de los efectos de cada simulación muestran que es posible explorar una amplia gama de opciones y variaciones, por lo que la comprensión del tema se incrementa.

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Analysis of the Atmospheric Electric Circuit using the Finite Element Method

Nogueira

2009

IEEE Latin Am. Trans.

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This study concerns the electrical properties of the Earth's lower atmosphere. A theoretical description of the terrestrial global circuit is presented. An electrostatic model based on the finite element technique is used to investigate the following parameters of the Earth-ionosphere cavity: (i) energy storage in different regions; (ii) variation with height of the electric field and space charge. The modeled domain is bound by two concentric conductive spheres to represent the Earth's surface and the lower ionosphere; a set of intermediate concentric conductive spheres is employed to discretize the inner space. The sources of energy are defined by specifying the electric potential of all conductive spheres; these potentials are obtained from the vertical electric field profile proposed by Gish. The problem is treated as axisymmetric and provides three dimensional information about all energy-related parameters. Numerical calculations of the different parameters are compared to analytical predictions of the Gish model and show a very good correlation.

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O uso da simulação numérica de campos eletromagnéticos como ferramenta de ensino

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An axisymmetric version of the Kelvin transformation for the analysis of open-boundary electric and magnetic fields

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Uso De Simulações Numéricas No Ensino Da Propagação Eletromagnética Em Fibras Óticas

Analysis of the Atmospheric Electric Circuit using the Finite Element Method

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