电磁场与电磁波课设.doc

目录1.课程设计的目的与作用11.1设计目的 1 1.2设计作用 . 12 设计任务及所用maxwell软件环境介绍22.1设计任务 22.2maxwell软件环境：23电磁模型的建立34电磁模型计算及仿真结果后处理分析75 设计总结和体会126 参考文献 131.课程设计的目的与作用1.1设计目的：随着经济的发展和社会的进步，人们的日常生活水平不断的提高，人们在充分享用现代生活方便，舒适的同时也越来越离不开电子产品了。对电子产品本身来说，只要通电，就存在电磁之类干扰的问题，而电子产品对外界来说又存在着电磁辐射等问题，如何解决这类问题，趋利避害，更好地让电子产品为我们的服务器真是我们需要做的工作。电磁场与电磁波课程理论抽象、数学计算繁杂，将Maxwell软件引入教学中，通过对典型电磁产品的仿真设计，并模拟电磁场的特性，将理论与实践有效结合，强化学生对电磁场与电磁波的理解和应用，提高教学质量。1.2设计作用：电磁场与电磁波主要介绍电磁场与电磁波的发展历史、基本理论、基本概念、基本方法以及在现实生活中的应用，内容包括电磁场与电磁波理论建立的历史意义、静电场与恒流电场、电磁场的边值问题、静磁场、时变场和麦克斯韦方程组、准静态场、平面电磁波的传播、导行电磁波以及谐振器原理等。全书沿着电磁场与电磁波理论和实践发展的历史脉络，将历史发展的趣味性与理论叙述和推导有机结合，同时介绍了电磁场与电磁波在日常生活、经济社会以及科学研究中的广泛应用。书中的大量例题强调了基本概念并说明分析和解决典型问题的方法；每章末的思考题用于测验学生对本章内容的记忆和理解程度；每章的习题可增强学生对于公式中不同物理量的相互关系的理解，同时也可培养学生应用公式分析和解决问题的能力。 2 设计任务及所用Maxwell软件环境介绍2.1设计任务：平板电容器电场仿真平板电容器模型描述：上下两极板尺寸：25mm25mm2mm，材料：pec（理想导体）介质尺寸：25mm25mm1mm，材料：mica（云母介质）(1) 激励：电压源，上极板电压：5V，下极板电压：0V。2.2Maxwell软件环境：Maxwell是主要建立在maxwell方程基础上的，有限元分析软件。MAXWELL 2D：工业应用中的电磁元件，如传感器，调节器，电动机，变压器，以及其他工业控制系统比以往任何时候都使用得更加广泛。由于设计者对性能与体积设计封装的希望，因而先进而便于使用的数字场仿真技术的需求也显著的增长。在工程人员所关心的实用性及数字化功能方面，Maxwell 的产品遥遥领先其他的一流公司。Maxwell 2D 包括交流/ 直流磁场、静电场以及瞬态电磁场、温度场分析，参数化分极；以及优化功能。此外，Maxwel2D 还可产生高精度的等效电路模型以供A n s o f t 的SIMPLORER模块和其它电路分析工具调用。MAXWELL 3D：向导式的用户界面、精度驱动的自适应剖分技术和强大的后处理器时的Maxwell 3D成为业界最佳的高性能三维电磁设计软件。可以分析涡流、位移电流、集肤效应和邻近效应具有不可忽视作用的系统，得到电机、母线、变压器、线圈等电磁部件的整体特性。功率损耗、线圈损耗、某一频率下的阻抗（R和L）、力、转矩、电感、储能等参数可以自动计算。同时也可以给出整个相位的磁力线、B和H分布图、能量密度、温度分布等图形结果3电磁模型的建立 建模（Model）Project Insert Maxwell 3D DesignFileSave asPlanar Cap（工程命名为“Planar Cap”）选择求解器类型：Maxwell Solution Type Electric Electrostatic（静电的）创建下极板六面体Draw Box（创建下极板六面体）下极板起点：（X,Y,Z）（0, 0, 0）坐标偏置：（dX,dY,dZ）（25, 25,0）坐标偏置：（dX,dY,dZ）（0, 0, 2）将六面体重命名为DownPlateAssign Material pec（设置材料为理想导体perfect conductor）创建上极板六面体Draw Box（创建下极板六面体）上极板起点：（X,Y,Z）（0, 0, 3）坐标偏置：（dX,dY,dZ）（25, 25,0）坐标偏置：（dX,dY,dZ）（0, 0, 2）将六面体重命名为UpPlateAssign Material pec（设置材料为理想导体perfect conductor）创建中间的介质六面体Draw Box（创建下极板六面体）介质板起点：（X,Y,Z）（0, 0, 2）坐标偏置：（dX,dY,dZ）（25, 25,0）坐标偏置：（dX,dY,dZ）（0, 0, 1）将六面体重命名为mediumAssign Material mica（设置材料为云母mica，也可以根据实际情况设置新材料）创建计算区域（Region）Padding Percentage：0%忽略电场的边缘效应（fringing effect）4电磁模型计算及仿真结果后处理分析5 设计总结和体会麦克斯韦根据大量的、严密的数学推导，提出了电磁场理论，在1868年大胆预言了电磁波的存在。并预言了“光就是电磁波”。被称为十九世纪最伟大的科学预言。但是，麦克斯韦的预言是在二十年后，即1888年由赫兹的实验证实了电磁波的存在，此时，麦克斯韦已经去世了九年，没能看到自己的预言被实验所证实。1879年，麦克斯韦去世时，只有49岁，而1894年，赫兹去世时只有37岁。但他们都对电磁学发展做出了重大贡献。1873年，麦克斯韦完成巨著电磁学通论，这是一部可以同牛顿的自然哲学的数学原理相媲美的书，具有划时代的意义。在赫兹实验证实了电磁波的存在后，各种