電磁場與電磁波--任務書評語講解

1、成績評定表學生姓名陳文鈴班級學號1403030307專業(yè)電子信息工程課程設計題目平板電容器電場仿真計算2D仿真器評語組長簽字：成績日期2016年7月5日課程設計任務書學院信息科學與工程學院專業(yè)電子信息工程學生姓名陳文鈴班級學號1403030307課程設計題目平板電容器電場仿真計算 2D 仿真器實踐教學要求與任務：任務：平板電容器電場仿真計算 2D 仿真器設極板截面長為100mm端部圓弧為 R2.5的半圓，板間距離為 10mm假設平行極板相對板 間距離足夠大，即平板電容器之間電場分布可近似為平行平面場，故采用XY平面建模分析；考慮極板的厚度，并為降低極板邊緣效應，在極板兩側邊采用圓弧過渡；設極板

2、之間充滿相 對介電常數(shù) 2=6 & o的均勻電介質；板件電壓差為220V用An soft Maxwell軟件計算電場強度，并畫出電壓分布圖，計算出單位長度電容，和電場 能量要求：1 、利用電磁場仿真軟件 maxwell完成典型電磁產品仿真設計；2、完成幾何建模、材料選擇、邊界條件設置、加載激勵及場的求解等；3、在maxwell環(huán)境下進行仿真設計，并給出最后的場圖及對應的參數(shù)；工作計劃與進度安排：電磁場與電磁波課程設計時間安排在教學第14周、第15周內完成，按上述題目要求完成查閱資料、程序設計、調試、運行等工作。時間安排如下：1、查閱資料、與初步設計；1-2天2、 整體功能設計、代碼編碼與初步調

3、試。1-3天3、 調試和軟件功能的測試和驗收。1-3天4、答辯與論文撰寫。1-2天指導教師：詹艷艷，吳迪2016年6月27日專業(yè)負責人：2016年6月27日學院教學副院長：2016年6月27日一、題目概述 31.設計作用 42.設計原理 53.Maxwell 軟件環(huán)境 54. 設計內容 6二、功能分析 61. 要求 62、要求中需要用到的知識點是什么 （包括電磁場分析所用的公式） 63. 需要解決的問題 74. 設計中的關鍵技術點 75.設計難點 7三、設計與仿真 81. 參數(shù)的設置與改變 82.電磁模型的建立 8四、運行與測試 141.參數(shù)調整圖 142.系統(tǒng)仿真運行圖 14五. 總結 17

4、六 . 參考文獻 18、題目概述1. 設計作用作用：電磁場與電磁波主要介紹電磁場與電磁波的發(fā)展歷史、基本理論、基本概 念、基本方法以及在現(xiàn)實生活中的應用， 內容包括電磁場與電磁波理論建立的歷史意義、 靜電場與恒流電場、電磁場的邊值問題、靜磁場、時變場和麥克斯韋方程組、準靜態(tài)場、 平面電磁波的傳播、 導行電磁波以及諧振器原理等。全書沿著電磁場與電磁波理論和實 踐發(fā)展的歷史脈絡，將歷史發(fā)展的趣味性與理論敘述和推導有機結合，同時介紹了電磁場與電磁波在日常生活、 經(jīng)濟社會以及科學研究中的廣泛應用。書中的大量例題強調了基本概念并說明分析和解決典型問題的方法；每章末的思考題用于測驗學生對本章內容的記憶和理

5、解程度；每章的習題可增強學生對于公式中不同物理量的相互關系的理解， 同時也可培養(yǎng)學生應用公式分析和解決問題的能力。2. 設計原理平行板電容器是一種理想模型，在兩個相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物 質-電介質（空氣也是一種電介質），就組成了一個最簡單的電容器，叫做平行板電容器。平 行電容器是由兩塊彼此平行放置的金屬板所構成的。平行板電容器是最簡單的， 也是最基本的電容器，幾乎所有電容器都是平行板電容器的變形。理論分析表明，當平行板電容器的兩極板間充滿同一種介質時，電容C與極板的正對面積 S、極板距離d的關系為4jikd若平行板電容器的兩極板間是真空時，則公式中沒有相對介電常數(shù) relati

6、ve dielectricconstant ），由公式可知，電容C與& S成正比（即&、S越大，C越大）;與d成反比d越大, C越小）。若兩極板間為勻強電場，電場強度記作E,則有：1. U =Ed2. Q= UC （其中Q為電容器所帶電荷量，U為兩極板間電壓）3 Maxwell軟件環(huán)境：An soft Maxwell軟件特點：An soft Maxwell是低頻電磁場有限元仿真軟件，在工程電磁領域有廣泛的應用。它基于麥克斯韋微分方程，采用有限元離散形式，將工程中的電磁場計算轉變?yōu)辇嫶蟮木仃嚽蠼?，使用領域遍及電器、機械、石油化工、汽車、冶金、 水利水電、航空航天、船舶、電子、核工業(yè)、兵器等眾多行

7、業(yè)，為各領域的科學研究和 工程應用作出了巨大的貢獻。Maxwell是主要建立在maxwell方程基礎上的，有限元分析軟件。MAXWELL 2D:工業(yè)應用中的電磁元件，如傳感器，調節(jié)器，電動機，變壓器，以及其他工業(yè)控制系統(tǒng)比以往任何時候都使用得更加廣泛。由于設計者對 性能與體積設計封裝的希望，因而先進而便于使用的數(shù)字場仿真技術的需求也顯著的增長。在工程人員所關心的實用性及數(shù)字化功能方面，Maxwell的產品遙遙領先其他的一流公司。Maxwell 2D包括交流/直流磁場、靜電場以及瞬態(tài)電磁場、溫度場分析，參 數(shù)化分極；以及優(yōu)化功能。此外，Maxwel2D還可產生高精度的等效電路模型以供A n so

8、 f t 的SIMPLORE模塊和其它電路分析工具調用。MAXWELL 3D :向導式的用戶界面、精度驅動的自適應剖分技術和強大的后處理器時的Maxwell 3D成為業(yè)界最佳的高性能三維電磁設計軟件?？梢苑治鰷u流、位移電流、集膚效應和鄰近效應具有不可忽視作用的系統(tǒng)，得到電機、母線、變壓器、線圈等電磁部件的整體特性。功率損耗、線圈損耗、某一頻率下的阻抗（R和L）、力、轉矩、電感、儲能等參數(shù)可以自動計算。同時也可以給出整個相位的磁力線、B和H分布圖、能量密度、溫度分布等圖形結果2DMaxwell3D4.設計內容平板電容器電場仿真計算2D 仿真器設極板截面長為100mm端部圓弧為R2.5的半圓，板間

9、距離為10mm假設平行極板相對板 間距離足夠大，即平板電容器之間電場分布可近似為平行平面場，故采用XY平面建模分析;考慮極板的厚度，并為降低極板邊緣效應， 在極板兩側邊采用圓弧過渡； 設極板之間充滿相 對介電常數(shù) 2=6 & o的均勻電介質；板件電壓差為220V用An soft Maxwell軟件計算電場強度，并畫出電壓分布圖，計算出單位長度電容，和電場 能量（ 功能分析36 :4 二 kd兩板正對面積兩板聞距離靜電力常最+Q1.要求熟練使用An soft Maxwell仿真軟件，對電場，磁場進行分析，了解所做題目的原理。利用An soft Maxwell仿真簡單的電場以及磁場分布，畫出電場矢

10、量E線圖，磁感應搶的 B線圖，并對仿真結果進行分析，總結。將所做步驟詳細寫出，并配有相應圖片說明。2、要求中需要用到的知識點是什么（包括電磁場分析所用的公式）w=(1/2 E E)V(J)10-9I Uo*oo=6 ；0S/4二kd =6*100*10* 5*10 /10*10 =26.59介電常數(shù) 真空E 、s3. 需要解決的問題（1） 定電壓問題：平行板電容器充電后 , 繼續(xù)與電源的兩極相連 , 因此兩極板間的電壓不變,當電容器的d、S、&變化時，將引起電容器的 C Q E的變化。（U不變）定電量問題：平行板電容器充電后，切斷與電源的連接，因此電容器帶電荷量 Q不變, 當電容器的d、S、&

11、變化時,將引起電容器的C、U E變化。（Q不變）4、設計中的關鍵技術點有哪些1）Ansoft Maxwell 的使用問題2）如何改變極板電壓差的數(shù)值。5、設計中設計到的難點如何解決（主要針對設計指標，如何改變設計參數(shù)）學習使用 Ansoft Maxwel 軟件，查找書籍文獻三、設計與仿真1、參數(shù)的設置與改變極板電壓差參數(shù)的設置與改變，極板電壓差為 220V2、電磁模型的建立建立上極板，首先建立長為 100毫米，寬為 5 毫米的長方形極板，在建立兩個半徑為 2.5的 圓。利用 Modeler-Boolean-Unite 指令，將其合并成一個整體。g * - o- Mwtjhi FJ-W西嗎-T

12、|fam rB4* 1戸iffrvwifcA7困,!nJ*b (T f|*兀i3.1單一極板的建立進行極板的移動利用Edit-Arrange-Move指令Ajrj- MaxwhA - PrRt 1-1 MjtwhI - Muirlw JPicjk l4 hrfnrHPfMJnqnl -HP * (dH 如屏曲燈 AMvamM 3& T*HtlpI a i x i .2 ig ； . I3 7t 11 a v a a 略I T時丨Ofl盟山1站迄阻I 71I J K 護聲背I吾禪吾審鼻b Jb |li rlwPDfiK*: HvuQ !m(n：5twvt出si JH-Tlirw3j. Th*嗣r

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14、l-Sried Dcfirtticm| 口#bl4I Ti Iff 1 X 出業(yè) | k i I” In ass 白壞曲噸*4H |q g|Fipni |Surch 仙 mnmSaaitli bp- NamvPr IQ -CLlhb* - l.l!l.h|dHilk* IfFl* c*ti Hb El fwit 41 mt LI* bn5MH*Ch盤 ibyNim-I RHnr* FirHwfFjLdc-moahfkFheiTfuJ Mm5 嚴 br“Mmerik卻bUXi卉Mminijik11T4WXl0MfWC/nNo*+eIm*新4心1邛Mv1?n4k1MippSnWwTiMwiFrij

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16、i0bFUw* Mmah*KsIBO3.4設置材料設置極板電壓，右鍵極板Assign-Excitation-Voltage輸入上極板電壓 220V，下極板電壓0Vy 03.5設置極板電壓4 j Ma Wmi*(miW Ki T-m* wmm iw1*1* W 9 Eg3.6 設邊界條件輸入計算的步長以及誤差精度Solve Setup3.7求解選項對話框3.8模型建立完成3.9驗證對話框3.10觀察求解進度四、運行與測試1、設置參數(shù)，參數(shù)調整圖如圖極板電壓參數(shù)的設置0、V p .2、系統(tǒng)仿真運行圖 (QpipvrA D GrcO tB 口 &Ca ii 仏 tiqdiratJI 41 r*l甜

17、limCrHlf Fwld FMCkIR*dwigfc2Mu.其 uridl MCXMflfiLD D Vwn?ErgDhflK.LiM*4.1選擇分析類型一 FTcH ffl tdM artK-V01tgBV8 Z2爸w default1 2.1. MT駅祕21. E3M3f*WZ*，網(wǎng)站 e+0321.37J0etfl0Z1.2 375e* 21. leeae-tflere.seoe-twie. J)75Sc0i 鼠欣皿1 乩 1299(4012, TSOBtai1. 375Qeei 審神(如HP4.2 電場強度云圖IhaodeJ Maxwe1t2DDestqn 1 VokgeCel or

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