(完整word版)静电场问题实例：平板电容器电容计算仿真

电磁场与电磁波实验报告

实验一

班级：通信2班

姓名：闫振宇

学号：1306030222

日期：

实验一静电场问题实例，平板电容电容计算仿真

1. 实验目的和任务

a.学习软件maxwell软件的使用方法；

b.复习电磁学相关的基本理论；

c.通过软件的学习掌握运用maxwell进行电磁场仿真的流程；

d.通过对平行班电容器电容计算仿真实验进一步熟悉maxwell软件的应用。

2. 实验内容

1)学习maxwell有限元分析步骤；

2)会用maxwell后处理器和计算器对仿真结果分析；

3)对平板电容器电容仿真计算结果与理论计算值进行比较。

3. 实验原理

平行板电容器原理：

两板上可带等量异号电荷，使板间形成匀强电场。当和用电器构成回路时放电，造成板上电荷、板间电压、场强减弱。如再次充电发生和上述情况相反的过程。

4. 实验步骤

Project>insert maxwell 3D design

选择求解器类型：maxwell>solution type>electric>electrostatic（静电）

4.1 创建下极板六面体

Draw>box

设置起点：(X，Y，Z)>(0,0,0)

坐标偏置(dx，dy，dz)>(25,25,2)

Assign maxwell>pec(设置材料为理想导体perfect conductor)

4.2 创建上极板六面体

Draw>box

设置起点：(X，Y，Z)>(0,0,3)

坐标偏置(dx，dy，dz)>(25,25,2)

Assign maxwell>pec(设置材料为理想导体perfect conductor)

4.3 创建中间的介质六面体

Draw>box

设置起点：(X，Y，Z)>(0,0,2)

坐标偏置(dx，dy，dz)>(25,25,1)

Assign maxwell>mica(设置材料为云母mica)

图3-1 电容仿真图

4.4 创建计算区域(resign)

Padding percentage：0%

忽略电场的边缘效应(fringing effect)

4.5 设置激励(assign excitation)

选中上极板

Maxwell>excitations>assign>voltage>5v

选中下极板

Maxwell>excitations>assign>voltage>0v

4.6 设置计算参数(assign executive parameter) Maxwell>parameters>assign>matrix(矩阵)>voltage1，voltage2 4.7 设置自适应计算参数(create analysis setup)

Maxwell>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%

4.8 检查并运行

Check&run

5. 查看结果

Maxwell>reselts>solution data>matrix

电容值：31.543pF

图3-2 最终结果图

图3-3 电容分布图

6.心得体会

通过本次的学习，对于电容器有了新的认识。仿真的过程还是很有意思的。通过拉取，和截取，得到仿真后的电容器3D模型，再加入外加激励，设置激励源，设置计算区域，设置计算参数。通过一系列的设置，得到了最终的结果。做出来之后还是很开心的，得到了老师和同学的帮助之后，很快的做出了答案。突然发现这个软件的强大。希望还有机会制作这样有意思的实验。