電磁場(chǎng)與電磁波--任務(wù)書(shū)評(píng)語(yǔ)講解

1、成績(jī)?cè)u(píng)定表學(xué)生姓名陳文鈴班級(jí)學(xué)號(hào)1403030307專業(yè)電子信息工程課程設(shè)計(jì)題目平板電容器電場(chǎng)仿真計(jì)算2D仿真器評(píng)語(yǔ)組長(zhǎng)簽字：成績(jī)?nèi)掌?016年7月5日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)電子信息工程學(xué)生姓名陳文鈴班級(jí)學(xué)號(hào)1403030307課程設(shè)計(jì)題目平板電容器電場(chǎng)仿真計(jì)算 2D 仿真器實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù)：任務(wù)：平板電容器電場(chǎng)仿真計(jì)算 2D 仿真器設(shè)極板截面長(zhǎng)為100mm端部圓弧為 R2.5的半圓，板間距離為 10mm假設(shè)平行極板相對(duì)板 間距離足夠大，即平板電容器之間電場(chǎng)分布可近似為平行平面場(chǎng)，故采用XY平面建模分析；考慮極板的厚度，并為降低極板邊緣效應(yīng)，在極板兩側(cè)邊采用圓弧過(guò)渡；設(shè)極板

2、之間充滿相 對(duì)介電常數(shù) 2=6 & o的均勻電介質(zhì)；板件電壓差為220V用An soft Maxwell軟件計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度，并畫(huà)出電壓分布圖，計(jì)算出單位長(zhǎng)度電容，和電場(chǎng) 能量要求：1 、利用電磁場(chǎng)仿真軟件 maxwell完成典型電磁產(chǎn)品仿真設(shè)計(jì)；2、完成幾何建模、材料選擇、邊界條件設(shè)置、加載激勵(lì)及場(chǎng)的求解等；3、在maxwell環(huán)境下進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，并給出最后的場(chǎng)圖及對(duì)應(yīng)的參數(shù)；工作計(jì)劃與進(jìn)度安排：電磁場(chǎng)與電磁波課程設(shè)計(jì)時(shí)間安排在教學(xué)第14周、第15周內(nèi)完成，按上述題目要求完成查閱資料、程序設(shè)計(jì)、調(diào)試、運(yùn)行等工作。時(shí)間安排如下：1、查閱資料、與初步設(shè)計(jì)；1-2天2、 整體功能設(shè)計(jì)、代碼編碼與初步調(diào)

3、試。1-3天3、 調(diào)試和軟件功能的測(cè)試和驗(yàn)收。1-3天4、答辯與論文撰寫(xiě)。1-2天指導(dǎo)教師：詹艷艷，吳迪2016年6月27日專業(yè)負(fù)責(zé)人：2016年6月27日學(xué)院教學(xué)副院長(zhǎng)：2016年6月27日一、題目概述 31.設(shè)計(jì)作用 42.設(shè)計(jì)原理 53.Maxwell 軟件環(huán)境 54. 設(shè)計(jì)內(nèi)容 6二、功能分析 61. 要求 62、要求中需要用到的知識(shí)點(diǎn)是什么 （包括電磁場(chǎng)分析所用的公式） 63. 需要解決的問(wèn)題 74. 設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn) 75.設(shè)計(jì)難點(diǎn) 7三、設(shè)計(jì)與仿真 81. 參數(shù)的設(shè)置與改變 82.電磁模型的建立 8四、運(yùn)行與測(cè)試 141.參數(shù)調(diào)整圖 142.系統(tǒng)仿真運(yùn)行圖 14五. 總結(jié) 17

4、六 . 參考文獻(xiàn) 18、題目概述1. 設(shè)計(jì)作用作用：電磁場(chǎng)與電磁波主要介紹電磁場(chǎng)與電磁波的發(fā)展歷史、基本理論、基本概 念、基本方法以及在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用， 內(nèi)容包括電磁場(chǎng)與電磁波理論建立的歷史意義、 靜電場(chǎng)與恒流電場(chǎng)、電磁場(chǎng)的邊值問(wèn)題、靜磁場(chǎng)、時(shí)變場(chǎng)和麥克斯韋方程組、準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)、 平面電磁波的傳播、 導(dǎo)行電磁波以及諧振器原理等。全書(shū)沿著電磁場(chǎng)與電磁波理論和實(shí) 踐發(fā)展的歷史脈絡(luò)，將歷史發(fā)展的趣味性與理論敘述和推導(dǎo)有機(jī)結(jié)合，同時(shí)介紹了電磁場(chǎng)與電磁波在日常生活、 經(jīng)濟(jì)社會(huì)以及科學(xué)研究中的廣泛應(yīng)用。書(shū)中的大量例題強(qiáng)調(diào)了基本概念并說(shuō)明分析和解決典型問(wèn)題的方法；每章末的思考題用于測(cè)驗(yàn)學(xué)生對(duì)本章內(nèi)容的記憶和理

5、解程度；每章的習(xí)題可增強(qiáng)學(xué)生對(duì)于公式中不同物理量的相互關(guān)系的理解， 同時(shí)也可培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用公式分析和解決問(wèn)題的能力。2. 設(shè)計(jì)原理平行板電容器是一種理想模型，在兩個(gè)相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物 質(zhì)-電介質(zhì)（空氣也是一種電介質(zhì)），就組成了一個(gè)最簡(jiǎn)單的電容器，叫做平行板電容器。平 行電容器是由兩塊彼此平行放置的金屬板所構(gòu)成的。平行板電容器是最簡(jiǎn)單的， 也是最基本的電容器，幾乎所有電容器都是平行板電容器的變形。理論分析表明，當(dāng)平行板電容器的兩極板間充滿同一種介質(zhì)時(shí)，電容C與極板的正對(duì)面積 S、極板距離d的關(guān)系為4jikd若平行板電容器的兩極板間是真空時(shí)，則公式中沒(méi)有相對(duì)介電常數(shù) relati

6、ve dielectricconstant ），由公式可知，電容C與& S成正比（即&、S越大，C越大）;與d成反比d越大, C越?。?。若兩極板間為勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度記作E,則有：1. U =Ed2. Q= UC （其中Q為電容器所帶電荷量，U為兩極板間電壓）3 Maxwell軟件環(huán)境：An soft Maxwell軟件特點(diǎn)：An soft Maxwell是低頻電磁場(chǎng)有限元仿真軟件，在工程電磁領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。它基于麥克斯韋微分方程，采用有限元離散形式，將工程中的電磁場(chǎng)計(jì)算轉(zhuǎn)變?yōu)辇嫶蟮木仃嚽蠼?，使用領(lǐng)域遍及電器、機(jī)械、石油化工、汽車(chē)、冶金、 水利水電、航空航天、船舶、電子、核工業(yè)、兵器等眾多行

7、業(yè)，為各領(lǐng)域的科學(xué)研究和 工程應(yīng)用作出了巨大的貢獻(xiàn)。Maxwell是主要建立在maxwell方程基礎(chǔ)上的，有限元分析軟件。MAXWELL 2D:工業(yè)應(yīng)用中的電磁元件，如傳感器，調(diào)節(jié)器，電動(dòng)機(jī)，變壓器，以及其他工業(yè)控制系統(tǒng)比以往任何時(shí)候都使用得更加廣泛。由于設(shè)計(jì)者對(duì) 性能與體積設(shè)計(jì)封裝的希望，因而先進(jìn)而便于使用的數(shù)字場(chǎng)仿真技術(shù)的需求也顯著的增長(zhǎng)。在工程人員所關(guān)心的實(shí)用性及數(shù)字化功能方面，Maxwell的產(chǎn)品遙遙領(lǐng)先其他的一流公司。Maxwell 2D包括交流/直流磁場(chǎng)、靜電場(chǎng)以及瞬態(tài)電磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)分析，參 數(shù)化分極；以及優(yōu)化功能。此外，Maxwel2D還可產(chǎn)生高精度的等效電路模型以供A n so

8、 f t 的SIMPLORE模塊和其它電路分析工具調(diào)用。MAXWELL 3D :向?qū)降挠脩艚缑?、精度?qū)動(dòng)的自適應(yīng)剖分技術(shù)和強(qiáng)大的后處理器時(shí)的Maxwell 3D成為業(yè)界最佳的高性能三維電磁設(shè)計(jì)軟件?？梢苑治鰷u流、位移電流、集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)具有不可忽視作用的系統(tǒng)，得到電機(jī)、母線、變壓器、線圈等電磁部件的整體特性。功率損耗、線圈損耗、某一頻率下的阻抗（R和L）、力、轉(zhuǎn)矩、電感、儲(chǔ)能等參數(shù)可以自動(dòng)計(jì)算。同時(shí)也可以給出整個(gè)相位的磁力線、B和H分布圖、能量密度、溫度分布等圖形結(jié)果2DMaxwell3D4.設(shè)計(jì)內(nèi)容平板電容器電場(chǎng)仿真計(jì)算2D 仿真器設(shè)極板截面長(zhǎng)為100mm端部圓弧為R2.5的半圓，板間

9、距離為10mm假設(shè)平行極板相對(duì)板 間距離足夠大，即平板電容器之間電場(chǎng)分布可近似為平行平面場(chǎng)，故采用XY平面建模分析;考慮極板的厚度，并為降低極板邊緣效應(yīng)， 在極板兩側(cè)邊采用圓弧過(guò)渡； 設(shè)極板之間充滿相 對(duì)介電常數(shù) 2=6 & o的均勻電介質(zhì)；板件電壓差為220V用An soft Maxwell軟件計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度，并畫(huà)出電壓分布圖，計(jì)算出單位長(zhǎng)度電容，和電場(chǎng) 能量（ 功能分析36 :4 二 kd兩板正對(duì)面積兩板聞距離靜電力常最+Q1.要求熟練使用An soft Maxwell仿真軟件，對(duì)電場(chǎng)，磁場(chǎng)進(jìn)行分析，了解所做題目的原理。利用An soft Maxwell仿真簡(jiǎn)單的電場(chǎng)以及磁場(chǎng)分布，畫(huà)出電場(chǎng)矢

10、量E線圖，磁感應(yīng)搶的 B線圖，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，總結(jié)。將所做步驟詳細(xì)寫(xiě)出，并配有相應(yīng)圖片說(shuō)明。2、要求中需要用到的知識(shí)點(diǎn)是什么（包括電磁場(chǎng)分析所用的公式）w=(1/2 E E)V(J)10-9I Uo*oo=6 ；0S/4二kd =6*100*10* 5*10 /10*10 =26.59介電常數(shù) 真空E 、s3. 需要解決的問(wèn)題（1） 定電壓?jiǎn)栴}：平行板電容器充電后 , 繼續(xù)與電源的兩極相連 , 因此兩極板間的電壓不變,當(dāng)電容器的d、S、&變化時(shí)，將引起電容器的 C Q E的變化。（U不變）定電量問(wèn)題：平行板電容器充電后，切斷與電源的連接，因此電容器帶電荷量 Q不變, 當(dāng)電容器的d、S、&

11、變化時(shí),將引起電容器的C、U E變化。（Q不變）4、設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)有哪些1）Ansoft Maxwell 的使用問(wèn)題2）如何改變極板電壓差的數(shù)值。5、設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)到的難點(diǎn)如何解決（主要針對(duì)設(shè)計(jì)指標(biāo)，如何改變?cè)O(shè)計(jì)參數(shù)）學(xué)習(xí)使用 Ansoft Maxwel 軟件，查找書(shū)籍文獻(xiàn)三、設(shè)計(jì)與仿真1、參數(shù)的設(shè)置與改變極板電壓差參數(shù)的設(shè)置與改變，極板電壓差為 220V2、電磁模型的建立建立上極板，首先建立長(zhǎng)為 100毫米，寬為 5 毫米的長(zhǎng)方形極板，在建立兩個(gè)半徑為 2.5的 圓。利用 Modeler-Boolean-Unite 指令，將其合并成一個(gè)整體。g * - o- Mwtjhi FJ-W西嗎-T

12、|fam rB4* 1戸iffrvwifcA7困,!nJ*b (T f|*兀i3.1單一極板的建立進(jìn)行極板的移動(dòng)利用Edit-Arrange-Move指令A(yù)jrj- MaxwhA - PrRt 1-1 MjtwhI - Muirlw JPicjk l4 hrfnrHPfMJnqnl -HP * (dH 如屏曲燈 AMvamM 3& T*HtlpI a i x i .2 ig ； . I3 7t 11 a v a a 略I T時(shí)丨Ofl盟山1站迄阻I 71I J K 護(hù)聲背I吾禪吾審鼻b Jb |li rlwPDfiK*: HvuQ !m(n：5twvt出si JH-Tlirw3j. Th*嗣r

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16、i0bFUw* Mmah*KsIBO3.4設(shè)置材料設(shè)置極板電壓，右鍵極板Assign-Excitation-Voltage輸入上極板電壓 220V，下極板電壓0Vy 03.5設(shè)置極板電壓4 j Ma Wmi*(miW Ki T-m* wmm iw1*1* W 9 Eg3.6 設(shè)邊界條件輸入計(jì)算的步長(zhǎng)以及誤差精度Solve Setup3.7求解選項(xiàng)對(duì)話框3.8模型建立完成3.9驗(yàn)證對(duì)話框3.10觀察求解進(jìn)度四、運(yùn)行與測(cè)試1、設(shè)置參數(shù)，參數(shù)調(diào)整圖如圖極板電壓參數(shù)的設(shè)置0、V p .2、系統(tǒng)仿真運(yùn)行圖 (QpipvrA D GrcO tB 口 &Ca ii 仏 tiqdiratJI 41 r*l甜

17、limCrHlf Fwld FMCkIR*dwigfc2Mu.其 uridl MCXMflfiLD D Vwn?ErgDhflK.LiM*4.1選擇分析類(lèi)型一 FTcH ffl tdM artK-V01tgBV8 Z2爸w default1 2.1. MT駅祕(mì)21. E3M3f*WZ*，網(wǎng)站 e+0321.37J0etfl0Z1.2 375e* 21. leeae-tflere.seoe-twie. J)75Sc0i 鼠欣皿1 乩 1299(4012, TSOBtai1. 375Qeei 審神(如HP4.2 電場(chǎng)強(qiáng)度云圖IhaodeJ Maxwe1t2DDestqn 1 VokgeCel or

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19、7s*8|Big 7175is*0aH2.13524Il.TTEetBai1 莉曲歸弼站仁3呂爵用右許氣7B5*l-API57, 73e*Haj5,232*893L9ille*W9U.Wdde*Udt!4.5L41滬 KillJL曰 EW陰ELEaBrw r F?m鼻仇舉i驚 cjB hr f 旳 I- 用 L3U-Vld 2 矗昕YE煉 tiiai 百眄叩R科T 眄科趾1E E-VFW t L-UU- iAi, J L EflC-aEi-Jl r L4ib*hlEwH/rJ4aa9PBOW血m (31146 T 匸時(shí)丿花日飛 曲陀口*5 EM*MEhS 2 FKhSBii hee*awri hae9$d hMHiJSSt h酗uaz瞇5iweiy -Vi-：?： 7 h曲Q魅罵它 hH5l I htJeiTlaSrM3resatigA t J.飾口” 刖“七 j*s 如矗百血 “卜tCSK $3 各 tl 處 erh 輯仲* * w*t*a:pill !r I*| O |利此丿 aftnr*弓