Magnetismo: simulación por ordenador

Abstract

La necesidad de un método numérico para la resolución de problemas en ciencia se hace evidente ante las limitaciones del método analítico. Con el paso de los años, han ido apareciendo problemas cada vez más complejos para los cuales necesitamos una aproximación más precisa. Este Trabajo de Fin de Grado se enfoca en la resolución de problemas de magnetostática utilizando el software CST Studio Suite como herramienta, el cual utiliza métodos numéricos aplicados a la resolución de problemas de electromagnetismo. El objetivo principal de esta investigación es analizar y simular diferentes escenarios de magnetostática para comprender el comportamiento del campo magnético, así como la validación de aproximaciones habituales en la resolución de problemas analíticos. En primer lugar, se lleva a cabo una revisión de los fundamentos teóricos del magnetismo, describiendo la teoría y las ecuaciones de la magnetostática, incluyendo las leyes de Maxwell y las ecuaciones de campo magnético. A continuación, se presentan varios problemas de magnetismo donde ha sido utilizado CST Studio Suite para resolverlos. Se abordan diferentes escenarios, desde imanes permanentes, caracterización de bobinas y solenoides o la simulación de circuitos magnéticos. Mediante sus simulaciones, se analizan los resultados obteniendo asi conclusiones sobre el comportamiento del campo magnético en cada uno de los casos estudiados. Además, se discuten las ventajas y limitaciones de los métodos numéricos empleados y se comparan los resultados obtenidos en las simulaciones con datos experimentales o modelos teóricos previamente establecidos.