Maxwell平行板电容器2D仿真实例

实验要求：综合训练项目一：平板电容器电场仿真计算2D仿真目的和要求：加强对静电场场强、电容、电场能量的理解，应用静电场的边界条件建立模拟的静态电场，解决电容等计算问题；提升学生抽象思维能力、提高利用数学工具解决实际问题的能力。成果形式：仿真过程分析及结果报告。用Ansoft Maxwell软件计算电场强度，并画出电压分布图，计算出单位长度电容，和电场能量，并对仿真结果进行分析、总结。将所做步骤详细写出，并配有相应图片说明。一、 平行板电容器描述上下两极板尺寸：20*2（mm）材料：pec（理想导体）介质尺寸：20*6（mm）材料：mica（云母）激励：电压源上极板电压：5V下极板电压：0V二、 仿真步骤1、建模Project Insert Maxwell 2D 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 Rectangle（创建下极板长方形）将六面体重命名为DownPlate大小：20*2（mm）Assign Material pec（设置材料为理想导体perfect conductor）创建上极板六面体Draw Rectangle（创建上极板六面体）大小：20*2（mm）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 Rectangle（创建中间介质六面体）大小：20*6（mm）将六面体重命名为mediumAssign Material mica（设置材料为云母mica）创建计算区域（Region） Padding Percentage：60%设置完图片如下图：2、设置激励（Assign Excitation）选中上极板UpPlate,Maxwell 2D Excitations Assign Voltage 5V选中下极板DownPlate,Maxwell 2D Excitations Assign Voltage 0V3、设置计算参数（Assign Executive Parameter）Maxwell 2D Parameters Assign Matrix Voltage1, Voltage24、设置自适应计算参数（Create Analysis Setup）Maxwell 2D Analysis Setup Add Solution Setup5、Check & Run6、查看结果Maxwell 2D Reselts Solution data Matrix电容值：116.42pF7、查看能量分布图RegionfieldsvoltageAllobjectsDone三、 结果分析与计算电容的结果为116.42pf 平板式电容计算公式：C=r*S/4kd式中： 电容C，单位F；相对介电常数；云母介电常数6.07.210（-12方）单位F/m； 面积S，单位平方米；极板间距d，单位米。C=8.86*10-12 *20*20/(4*3.14*9.0*109*6)=120.732up 与仿真值接近电场能量图：电压分布图：场强分布图：四、 心得体会1、这个实验是用利用Maxwell2D电磁场分析软件对平行板电容器进行分析。通过这次实验，掌握了Maxwell2D这个软件的基本操作知识，但是对一些复杂的操作和软件的部分功能还并未熟悉，需要多加练习。而且这个软件对解决一些较难求解的静磁场有很大帮助，所以又必要进一步学习。2、实验前需要先熟悉这个软件的基本操作知识，这样利用软件解决具体问题的时候会容易很多。这个实验就是这样，如果不看前面的基本操作，直接去做后面的实验，实验很难做出来。而熟悉过基本操作知识之后，实验很简单。3、利用这个软件解决静磁场的问题不