Mawell平行板电容器D仿真实例.docx
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Mawell平行板电容器D仿真实例
实验要求:
综合训练项目一:
平板电容器电场仿真计算2D仿真
目的和要求:
加强对静电场场强、电容、电场能量的理解,应用静电场的边界条件建立模拟的静态电场,解决电容等计算问题;提升学生抽象思维能力、提高利用数学工具解决实际问题的能力。
成果形式:
仿真过程分析及结果报告。
用AnsoftMaxwell软件计算电场强度,并画出电压分布图,计算出单位长度电容,和电场能量,并对仿真结果进行分析、总结。
将所做步骤详细写出,并配有相应图片说明。
一、平行板电容器描述
上下两极板尺寸:
20*2(mm)
材料:
pec(理想导体)
介质尺寸:
20*6(mm)
材料:
mica(云母)
激励:
电压源
上极板电压:
5V
下极板电压:
0V
二、仿真步骤
1、建模
Project>InsertMaxwell2DDesignFile>Saveas>PlanarCap(工程命名为“PlanarCap”)
选择求解器类型:
Maxwell>SolutionType>Electric>Electrostatic(静电的)
创建下极板六面体Draw>Rectangle(创建下极板长方形)
将六面体重命名为DownPlate
大小:
20*2(mm)
AssignMaterial>pec(设置材料为理想导体perfectconductor)
创建上极板六面体Draw>Rectangle(创建上极板六面体)
大小:
20*2(mm)
将六面体重命名为UpPlate
AssignMaterial>pec(设置材料为理想导体perfectconductor)
创建中间的介质六面体Draw>Rectangle(创建中间介质六面体)
大小:
20*6(mm)
将六面体重命名为medium
AssignMaterial>mica(设置材料为云母mica)
创建计算区域(Region)PaddingPercentage:
60%
设置完图片如下图:
2、设置激励(AssignExcitation)
选中上极板UpPlate,
Maxwell2D>Excitations>Assign>Voltage>5V
选中下极板DownPlate,
Maxwell2D>Excitations>Assign>Voltage>0V
3、设置计算参数(AssignExecutiveParameter)
Maxwell2D>Parameters>Assign>Matrix>Voltage1,Voltage2
4、设置自适应计算参数(CreateAnalysisSetup)
Maxwell2D>AnalysisSetup>AddSolutionSetup
5、Check&Run
6、查看结果
Maxwell2D>Reselts>Solutiondata>Matrix
电容值:
7、查看能量分布图
Region>fields>voltage>Allobjects>Done
三、结果分析与计算
电容的结果为
平板式电容计算公式:
C=εr*S/4πkd式中:
电容C,单位F;相对介电常数;ε云母介电常数~×10(-12方)单位F/m;面积S,单位平方米;
极板间距d,单位米。
C=*10^-12*20*20/(4***10^9*6)=与仿真值接近
电场能量图:
电压分布图:
场强分布图:
四、心得体会
1、这个实验是用利用Maxwell?
2D电磁场分析软件对平行板电容器进行分析。
通过这次实验,掌握了Maxwell?
2D这个软件的基本操作知识,但是对一些复杂的操作和软件的部分功能还并未熟悉,需要多加练习。
而且这个软件对解决一些较难求解的静磁场有很大帮助,所以又必要进一步学习。
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2、实验前需要先熟悉这个软件的基本操作知识,这样利用软件解决具体问题的时候会容易很多。
这个实验就是这样,如果不看前面的基本操作,直接去做后面的实验,实验很难做出来。
而熟悉过基本操作知识之后,实验很简单。
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3、利用这个软件解决静磁场的问题不仅简单,而且可以直接观察出场的分布图形,很直观,便于理解。
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- Mawell 平行 电容器 仿真 实例
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