Removed_圆柱形电容器实验报告

班级：通信13-4 姓名：

学号：

指导教师：徐维

成绩：

电子与信息工程学院

信息与通信工程系

实验一仿真求解圆柱形电容器

一、实验目的

1.学习软件Ansoft maxwell 软件的使用方法；

2.复习电磁学相关的基本理论；

3.通过软件的学习掌握运用Ansoft maxwell 进行电磁场仿真的流程；

4.通过对圆柱形电容器计算仿真实验进一步熟悉Ansoft maxwell 软件的应用。

二、实验内容

1.学会Ansoft maxwell有限元分析步骤；

2.会用Ansoft maxwell后处理器和计算器对仿真结果分析；

3.对圆柱形电容仿真计算结果与理论计算值进行比较。

三、实验步骤

圆柱形电容器模型的描述：

电容器采用铜作为导体材料，内导体半径a=0.6mm，实心，外导体半径b=1mm，壁厚0.2mm，内外导体间以空气填充。设置高为h=1mm。（截面图如图1）

图1

1.建模

打开Ansoft maxwell新建3D工程，建立如上图所示的圆柱体电容器，导体设置为铜；

Project >Insert Maxwell 3D Design

File>Save as>Planer

选中两个圆柱体Assign Material > copper（设置材料为铜）(如图1-1) Draw>Region(如图1-2)

图1-1

图1-2

选择求解器类型：Maxwell > Solution Type> Electric> Electrostatic（如图1-3）

图1-3

2.设置激励

外导体设置为3V内导体设置0V（如图2-1）

选中inside

Maxwell 3D> Excitations > Assign（计划，分配）>Voltage > 3V

选中outside

Maxwell 3D> Excitations > Assign >Voltage > 0V

图2-1

3.设置计算参数（Assign Executive Parameter）

Maxwell 3D > Parameters > Assign > Matrix （矩阵）> Voltage1, Voltage2（如图3-1,3-2）

图3-1

图3-2

4.设置自适应计算参数（Create Analysis Setup）Maxwell 3D > Analysis Setup > Add Solution Setup

最大迭代次数:Maximum number of passes > 10

误差要求:Percent Error > 1%

每次迭代加密剖分单元比例:Refinement per Pass > 50%（如图4-1）

图4-1

5.Check & Run

（如图5-1）

图5-1

6. 查看结果

Maxwell 3D > Reselts > Solution data > Matrix （如图6-1,6-2）

图6-1

图6-2

所以仿真电容值为pF

19389.07.理论计算值 )

a /

b (ln h

2r επε0=C ，)/(00055.122

r m N C ∙=ε)

/(1085.82212-0m N C ∙⨯=ε 将数值代入计算得0.10885pF

4、心得体会

所得仿真值与理论值有所差别是因为理论值为理想状态下所得的结果，但实际过程中要考虑到多种因素。

通过学习maxwell初步了解如何运用仿真软件构建模型以及解决问题。