有效保护率计算公式平板电容器电容计算仿真

2020年10月13日发(作者：嵇承浚)



电磁场与电磁波实验报告

实验一







班级： 通信13-4
姓名：
学号：
日期： 2015.6.7




实验一 平板电容器电容计算仿真
1、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.
通过对平板电容器电容计算仿真实验进一步熟悉 Ansoft maxwell 软件的应用。
2、实验内容
1.
学习 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、实验步骤

平板电容器模型描述： 上下两极板尺寸：25mm×25mm×2mm，材料：pec（理想导
体） 介质尺寸：25mm×25mm×1mm，材料：mica（云母介质） 激励：电压源，上极板电
压：5V，下极板电压：0V。 要求计算该电容器的电容值。

1.建模

Project > Insert Maxwell 3D Design
File>Save as>Planar Cap（工程命名为“Planar Cap”）
选择求解器类型：Maxwell > Solution Type> Electric> Electrostatic
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DownPlate
Assign Material > pec（设置材料为理想导体perfect conductor）

1
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UpPlate
Assign 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medium
Assign 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）

图1-1 平行板电容模型
2.设置激励


2
中上极板UpPlate,
Maxwell 3D> Excitations > Assign（计划，分配） >Voltage > 5V
选中下极板DownPlate,
Maxwell 3D> Excitations > Assign >Voltage > 0V

图2-1 设置激励

3.设置计算参数（Assign Executive Parameter）

Maxwell 3D > Parameters > Assign > Matrix （矩阵）> Voltage1, Voltage2

图3-1 设置计算参数

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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%

图4-1 设置自适应参数


& Run

6.计算结果
Maxwell 3D > Reselts > Solution data > Matrix
电容值：31.543pF

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图6-1 结果

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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。



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