Die Berechnung gepulster Magnetfeldspulen mittels der Methode der Finiten Elemente

Die phänomenologischen Grundlagen und prinzipiellen Gesetzmäßigkeiten zur Berechnung von Feldern und Kräften in Magnetfeldspulen wurden bereits vor 185 Jahren von Hans Christian Oersted, André Marie Ampère, Jean-Baptiste Biot, Felix Savart und anderen geschaffen. Seit etwa 130 Jahren können elektromagnetische Fragestellungen nach Einführung der Maxwellschen Gleichungen umfassend bearbeitet werden. Man könnte daher annehmen, dass Magnetfeldspulen, die uns zudem in sämtlichen Bereichen des täglichen Lebens wie bei der Energieerzeugung, dem Transport, der Unterhaltungselektronik, der Datenverarbeitung oder der Medizintechnik als vertraute technische Komponenten begegnen, kaum mehr als ingenieurtechnische oder physikalische Herausforderung betrachtet werden können. Insbesondere scheinen die Möglichkeiten grenzenlos zu sein, seit die Supraleitertechnik selbst spektakuläre Dauerstromspulen für z. B. Kernspin-Tomographen oder Fusionsexperimente ermöglicht. Dennoch kann die Berechnung von Magnetfeldspulen eine wissenschaftliche Herausforderung darstellen. Dies gilt z. B. für Spulen sehr hoher Feldhomogenität und Feldstabilität, insbesondere aber für Spulen besonders hoher Feldstärke.