電磁場與電磁波課程設(shè)計題目1

1、電磁場與電磁波課程設(shè)計總體要求及題目l 目的：電磁場與電磁波課程理論抽象、數(shù)學(xué)計算繁雜，將Maxwell軟件引入教學(xué)中，通過對典型電磁產(chǎn)品的仿真設(shè)計，并模擬電磁場的特性，將理論與實踐有效結(jié)合，強化學(xué)生對電磁場與電磁波的理解和應(yīng)用，提高教學(xué)質(zhì)量。l Ansoft Maxwell軟件特點：Ansoft Maxwell 是低頻電磁場有限元仿真軟件，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，將工程中的電磁場計算轉(zhuǎn)變?yōu)辇嫶蟮木仃嚽蠼?，使用領(lǐng)域遍及電器、機械、石油化工、汽車、冶金、水利水電、航空航天、船舶、電子、核工業(yè)、兵器等眾多行業(yè)，為各領(lǐng)域的科學(xué)研究和工程應(yīng)用作出了巨大的

2、貢獻。l 總體要求：熟練使用Ansoft Maxwell 仿真軟件，對電場、磁場進行分析，了解所做題目的原理。利用Ansoft Maxwell軟件仿真簡單的電場以及磁場分布，畫出電場矢量E線圖、磁感應(yīng)強度B線圖，并對仿真結(jié)果進行分析、總結(jié)。將所做步驟詳細寫出，并配有相應(yīng)圖片說明。l 4人一組，可以選擇下面的題目，也可自主命題，但不能有完全相同題目題目1 同軸電纜電場的仿真-2D仿真器同軸電纜描述：單心電纜有兩層絕緣體，分界面為同軸圓柱面。已知R1=10mm,R2=20mm,R3=30mm,R4=31mm,內(nèi)導(dǎo)體為copper，外導(dǎo)體為lead，中間的介質(zhì)150, 230, ,內(nèi)導(dǎo)體外導(dǎo)體的電位

3、分別為：（1） 內(nèi)導(dǎo)體U=100V，外導(dǎo)體為0V。（2） 內(nèi)導(dǎo)體U=220V，外導(dǎo)體為0V。（3） 內(nèi)導(dǎo)體U=380V，外導(dǎo)體為0V。（4） 內(nèi)導(dǎo)體U=500V，外導(dǎo)體為0V。求：1用解析法計算電位，電場強度，電位移隨半徑的變化，計算單位長度電容和電場能量。2用Ansoft Maxwell軟件計算上述物理量隨半徑的變化曲線，并畫出電壓分布圖，計算出單位長度電容，和電場能量要求：每個班級的1-4號分別完成對應(yīng)的4種情況題目2平板電容器電場仿真計算-2D仿真器設(shè)極板截面長為100mm，端部圓弧為 R2.5 的半圓，板間距離為10mm，假設(shè)平行極板相對板間距離足夠大，即平板電容器之間電場分布可近似為

4、平行平面場，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)邊采用圓弧過渡；設(shè)極板之間充滿相對介電常數(shù)2=60的均勻電介質(zhì)；板間電壓差分別為：（1） 1000V。（2） 2500V（3） 220V（4） 500V用Ansoft Maxwell軟件計算電場強度，并畫出電壓分布圖，計算出單位長度電容，和電場能量要求：每個班級的5-8號分別完成對應(yīng)的4種情況.題目3 平板電容器電場仿真平板電容器模型描述：上下兩極板尺寸：25mm×25mm×2mm，材料：pec（理想導(dǎo)體）介質(zhì)尺寸：25mm×25mm×1mm，材料：mica（云母介質(zhì)）激

5、勵：電壓源，(1) 上極板電壓：36V，下極板電壓：0V。(2) 上極板電壓：24V，下極板電壓：0V。(3) 上極板電壓：12V，下極板電壓：0V。(4) 上極板電壓：5V，下極板電壓：0V。用Ansoft Maxwell軟件計算平板電容器周圍的電場分布,并計算該電容器的電容值。要求：每個班級的9-12號分別完成對應(yīng)的4種情況。題目4 平行雙線的電場仿真如圖1所示，兩長直導(dǎo)線相距400mm，導(dǎo)線半徑20mm，其材料(material)是鐵（iron），場域中介質(zhì)是空氣（air）(,)。其中：（1） 一導(dǎo)線電勢為220V，另一支導(dǎo)線電勢為0；（2） 一導(dǎo)線電勢為1000V，另一支導(dǎo)線電勢為0；

6、（3） 一導(dǎo)線電勢為5000V，另一支導(dǎo)線電勢為0；（4） 一導(dǎo)線電勢為10000V，另一支導(dǎo)線電勢為0；求：計算平行雙線周圍的電場分布，并計算單位長電容要求：每個班級的13-16號分別完成對應(yīng)的4種情況。題目5 同軸電纜的電場仿真如圖2所示，同軸電纜模型。內(nèi)導(dǎo)體半徑為20mm，外導(dǎo)體半徑為160mm,外導(dǎo)體厚度為20mm。內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體均用銀（silver），內(nèi)外導(dǎo)體間填充樹脂玻璃（Plexiglass）(,)。（1） 內(nèi)導(dǎo)體電勢為380V，外導(dǎo)體電勢為0。（2） 內(nèi)導(dǎo)體電勢為220V，外導(dǎo)體電勢為0。（3） 內(nèi)導(dǎo)體電勢為500V，外導(dǎo)體電勢為0。（4） 內(nèi)導(dǎo)體電勢為1000V，外導(dǎo)體電勢為

7、0。要求：每個班級的17-20號分別完成對應(yīng)的4種情況。題目6 磁偶極子天線的近區(qū)場計算計算如下圖所示所受磁偶極子線圈的近區(qū)場在邊界上的坡印廷矢量及其輻射電阻。要求理解并掌握輻射邊界的使用。其中電流環(huán)的內(nèi)徑r=9.5mm, 外經(jīng)R=10mm，線圈材料為銅（copper）。環(huán)內(nèi)通的電流分別為 （1） I=1.414A。（2） I=0.707A（3） I=0.5A（4） I=1 A要求：每個班級的21-24號分別完成對應(yīng)的4種情況。題目7 疊片鋼渦流損耗分析如圖，疊片鋼的模型為四片鋼片疊加而成，每一片界面的長和寬分別為12.7mm和0.356mm，兩片之間的距離為，疊片鋼的電導(dǎo)率為2.08e6S/m，作用在磁鋼表面的外磁場，即。頻率分別為1Hz、60Hz、360Hz、1KHz、2KHz、5KHz，相對磁導(dǎo)率分別為（1） 500（2） 1000（3） 5000（4） 10000建立相應(yīng)幾何模型，并指定材料屬性，指定邊界條件。分析不同頻率下的磁感應(yīng)強度及渦流損耗，對比得出結(jié)論。要求：每個班級的25-38號分別完成對應(yīng)