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. b. c. d.

学习软件maxwell软件的使用方法； 复习电磁学相关的基本理论；

通过软件的学习掌握运用maxwell进行电磁场仿真的流程；

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)

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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

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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。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ylv2.html