Maxwell平行板電容器2D仿真實例

1、實驗要求：綜合訓(xùn)練項目一：平板電容器電場仿真計算2D仿真目的和要求：加強對靜電場場強、電容、電場能量的理解，應(yīng)用靜電場的邊界條件建立模擬的靜態(tài)電場，解決電容等計算問題；提升學(xué)生抽象思維能力、提高利用數(shù)學(xué)工具解決實際問題的能力。成果形式：仿真過程分析及結(jié)果報告。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，并對仿真結(jié)果進行分析、總結(jié)。將所做步驟詳細(xì)寫出，并配有相應(yīng)圖片說明。一、 平行板電容器描述上下兩極板尺寸：20*2（mm）材料：pec（理想導(dǎo)體）介質(zhì)尺寸：20*6（mm）材料：mica（云母）激勵：電壓源上極板電壓：5V下極板電壓：0V二、

2、 仿真步驟1、建模Project > Insert Maxwell 2D DesignFile>Save as>Planar Cap（工程命名為“Planar Cap”）選擇求解器類型：Maxwell > Solution Type> Electric> Electrostatic（靜電的）創(chuàng)建下極板六面體Draw > Rectangle（創(chuàng)建下極板長方形）將六面體重命名為DownPlate大?。?0*2（mm）Assign Material > pec（設(shè)置材料為理想導(dǎo)體perfect conductor）創(chuàng)建上極板六面體Draw > R

3、ectangle（創(chuàng)建上極板六面體）大?。?0*2（mm）將六面體重命名為UpPlateAssign Material > pec（設(shè)置材料為理想導(dǎo)體perfect conductor）創(chuàng)建中間的介質(zhì)六面體Draw > Rectangle（創(chuàng)建中間介質(zhì)六面體）大?。?0*6（mm）將六面體重命名為mediumAssign Material > mica（設(shè)置材料為云母mica）創(chuàng)建計算區(qū)域（Region） Padding Percentage：60%設(shè)置完圖片如下圖：2、設(shè)置激勵（Assign Excitation）選中上極板UpPlate,Maxwell 2D> Ex

4、citations > Assign >Voltage > 5V選中下極板DownPlate,Maxwell 2D> Excitations > Assign >Voltage > 0V3、設(shè)置計算參數(shù)（Assign Executive Parameter）Maxwell 2D > Parameters > Assign > Matrix > Voltage1, Voltage24、設(shè)置自適應(yīng)計算參數(shù)（Create Analysis Setup）Maxwell 2D > Analysis Setup > Add So

5、lution Setup5、Check & Run6、查看結(jié)果Maxwell 2D > Reselts > Solution data > Matrix電容值：116.42pF7、查看能量分布圖Region>fields>voltage>Allobjects>Done三、 結(jié)果分析與計算電容的結(jié)果為116.42pf 平板式電容計算公式：C=r*S/4kd式中： 電容C，單位F；相對介電常數(shù)；云母介電常數(shù)6.07.2×10（-12方）單位F/m； 面積S，單位平方米；極板間距d，單位米。C=8.86*10-12 *20*20/(4*3.14*9.0*109*6)=120.732up 與仿真值接近電場能量圖：電壓分布圖：場強分布圖：四、 心得體會1、這個實驗是用利用Maxwell 2D電磁場分析軟件對平行板電容器進行分析。通過這次實驗，掌握了Maxwell 2D這個軟件的基本操作知識，但是對一些復(fù)雜的操作和軟件的部分功能還并未熟悉，需要多加練習(xí)。而且這個軟件對解決一些較難求解的靜磁場有很大幫助，所以又必要進一步學(xué)習(xí)。 2、實驗前需要先熟悉這個軟件的基本操作知識，這樣利用軟件解決具體問題的時候會容易很多。這個實驗就是這樣，如果不看前面的基本操作，直接