ansoft大作业验证镜像法的正确性.docx
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ansoft大作业验证镜像法的正确性
Ansoft仿真实验报告
——验证镜像法的正确性
一、实验内容:
导体球面的镜像问题
1、理论基础:
在半径为r的接地导体球外,据球心为d处有一点电荷q,求解q周围的电场分布。
(如下图)
根据唯一性定理,并由边界条件,通过推倒可以得到
2、验证思路:
(1)通过Ansoft软件分别用两种方法求解有效空间的电场分布
(2)将两种方法进行对比。
若两种方法仿真后的场分布相同(在误差允许范围之内),则可得镜像法是正确的。
二、具体步骤
1、绘制图形(DrawModel):
工程
(1)
工程
(2)
2、设置相关材料特性(SetupMaterials):
工程
(一)
工程
(二)
3、设定边界条件(SetupBoundaries/Sources):
设置参数为:
q=1c,d=10cm,r=3cm,-q’=0.3c,b=0.9cm
工程
(一)
工程
(二)
4、设定网格(mesh):
工程
(一)
工程
(二)
5、求解静电场,并进行验证
验证方法:
(主要针对电场线分布,电势分布和能量分布进行分析)
1、观察两种情况下,有效区域内电势、电场线等的分布情况
2、分别在两种情况下的有效区域内选取相同的点,比较其电势等的大小
(1)求解E(EVector)
工程
(一)工程
(二)
由上图可看出,在两种情况下电场线分布基本相同。
(2)求解φ(phi)
由以下两图可以看出,在有效区域内电势分布基本相同
工程
(一)工程
(二)
在以下两图中取坐标(10,0.5),读数,工程一中电势为:
8.69e+010;工程二中电势为:
1.22e+011。
误差有一些大,与物体不够理想有关,但是基本可以近似相等。
工程
(一)工程
(二)
(3)求解能量(Energy)
由以下两图可看出,两种情况下,能量分布基本相同
工程
(一)工程
(二)
在以下两图中读出(10,0.1)处的能量密度:
工程
(一)为:
8.37e+016工程
(二)位:
8.16e+016,经过比较,可以得出以下结论,两种情况的能量分布基本相同。
工程
(一)工程
(二)
三、实验结论:
通过对两个工程中实验结果中的电场线分布,电势分布,和能量分布进行观察和比较,可以发现分布结果基本相同。
通过此结果表明:
在一定的误差范围内,两个工程中,在有效空间内场分布基本相同,表明在计算有效空间的场分布时,两种情况是等效的,可以相互代替。
所以,可以得到结论,静电场中此种情况的镜像法是成立的。
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