电磁场与电磁波--任务书评语讲解

1、成绩评定表学生姓名陈文铃班级学号1403030307专业电子信息工程课程设计题目平板电容器电场仿真计算2D仿真器评语组长签字：成绩日期2016年7月5日课程设计任务书学院信息科学与工程学院专业电子信息工程学生姓名陈文铃班级学号1403030307课程设计题目平板电容器电场仿真计算 2D 仿真器实践教学要求与任务：任务：平板电容器电场仿真计算 2D 仿真器设极板截面长为100mm端部圆弧为 R2.5的半圆，板间距离为 10mm假设平行极板相对板 间距离足够大，即平板电容器之间电场分布可近似为平行平面场，故采用XY平面建模分析；考虑极板的厚度，并为降低极板边缘效应，在极板两侧边采用圆弧过渡；设极板

2、之间充满相 对介电常数 2=6 & o的均匀电介质；板件电压差为220V用An soft 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 能量要求：1 、利用电磁场仿真软件 maxwell完成典型电磁产品仿真设计；2、完成几何建模、材料选择、边界条件设置、加载激励及场的求解等；3、在maxwell环境下进行仿真设计，并给出最后的场图及对应的参数；工作计划与进度安排：电磁场与电磁波课程设计时间安排在教学第14周、第15周内完成，按上述题目要求完成查阅资料、程序设计、调试、运行等工作。时间安排如下：1、查阅资料、与初步设计；1-2天2、 整体功能设计、代码编码与初步调

3、试。1-3天3、 调试和软件功能的测试和验收。1-3天4、答辩与论文撰写。1-2天指导教师：詹艳艳，吴迪2016年6月27日专业负责人：2016年6月27日学院教学副院长：2016年6月27日一、题目概述 31.设计作用 42.设计原理 53.Maxwell 软件环境 54. 设计内容 6二、功能分析 61. 要求 62、要求中需要用到的知识点是什么 （包括电磁场分析所用的公式） 63. 需要解决的问题 74. 设计中的关键技术点 75.设计难点 7三、设计与仿真 81. 参数的设置与改变 82.电磁模型的建立 8四、运行与测试 141.参数调整图 142.系统仿真运行图 14五. 总结 17

4、六 . 参考文献 18、题目概述1. 设计作用作用：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

5、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. 设计原理平行板电容器是一种理想模型，在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物 质-电介质（空气也是一种电介质），就组成了一个最简单的电容器，叫做平行板电容器。平 行电容器是由两块彼此平行放置的金属板所构成的。平行板电容器是最简单的， 也是最基本的电容器，几乎所有电容器都是平行板电容器的变形。理论分析表明，当平行板电容器的两极板间充满同一种介质时，电容C与极板的正对面积 S、极板距离d的关系为4jikd若平行板电容器的两极板间是真空时，则公式中没有相对介电常数 relati

6、ve dielectricconstant ），由公式可知，电容C与& S成正比（即&、S越大，C越大）;与d成反比d越大, C越小）。若两极板间为匀强电场，电场强度记作E,则有：1. U =Ed2. Q= UC （其中Q为电容器所带电荷量，U为两极板间电压）3 Maxwell软件环境：An soft Maxwell软件特点：An soft Maxwell是低频电磁场有限元仿真软件，在工程电磁领域有广泛的应用。它基于麦克斯韦微分方程，采用有限元离散形式，将工程中的电磁场计算转变为庞大的矩阵求解，使用领域遍及电器、机械、石油化工、汽车、冶金、 水利水电、航空航天、船舶、电子、核工业、兵器等众多行

7、业，为各领域的科学研究和 工程应用作出了巨大的贡献。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 so

8、 f t 的SIMPLORE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2DMaxwell3D4.设计内容平板电容器电场仿真计算2D 仿真器设极板截面长为100mm端部圆弧为R2.5的半圆，板间

9、距离为10mm假设平行极板相对板 间距离足够大，即平板电容器之间电场分布可近似为平行平面场，故采用XY平面建模分析;考虑极板的厚度，并为降低极板边缘效应， 在极板两侧边采用圆弧过渡； 设极板之间充满相 对介电常数 2=6 & o的均匀电介质；板件电压差为220V用An soft 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（ 功能分析36 :4 二 kd两板正对面积两板闻距离静电力常最+Q1.要求熟练使用An soft Maxwell仿真软件，对电场，磁场进行分析，了解所做题目的原理。利用An soft Maxwell仿真简单的电场以及磁场分布，画出电场矢

10、量E线图，磁感应抢的 B线图，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。2、要求中需要用到的知识点是什么（包括电磁场分析所用的公式）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介电常数 真空E 、s3. 需要解决的问题（1） 定电压问题：平行板电容器充电后 , 继续与电源的两极相连 , 因此两极板间的电压不变,当电容器的d、S、&变化时，将引起电容器的 C Q E的变化。（U不变）定电量问题：平行板电容器充电后，切断与电源的连接，因此电容器带电荷量 Q不变, 当电容器的d、S、&

11、变化时,将引起电容器的C、U E变化。（Q不变）4、设计中的关键技术点有哪些1）Ansoft Maxwell 的使用问题2）如何改变极板电压差的数值。5、设计中设计到的难点如何解决（主要针对设计指标，如何改变设计参数）学习使用 Ansoft Maxwel 软件，查找书籍文献三、设计与仿真1、参数的设置与改变极板电压差参数的设置与改变，极板电压差为 220V2、电磁模型的建立建立上极板，首先建立长为 100毫米，宽为 5 毫米的长方形极板，在建立两个半径为 2.5的 圆。利用 Modeler-Boolean-Unite 指令，将其合并成一个整体。g * - o- Mwtjhi FJ-W西吗-T

12、|fam rB4* 1戸iffrvwifcA7困,!nJ*b (T f|*兀i3.1单一极板的建立进行极板的移动利用Edit-Arrange-Move指令Ajrj- MaxwhA - PrRt 1-1 MjtwhI - Muirlw JPicjk l4 hrfnrHPfMJnqnl -HP * (dH 如屏曲灯 AMvamM 3& T*HtlpI a i x i .2 ig ； . I3 7t 11 a v a a 略I T时丨Ofl盟山1站迄阻I 71I J K 护声背I吾禅吾审鼻b Jb |li rlwPDfiK*: HvuQ !m(n：5twvt出si JH-Tlirw3j. Th*嗣r

13、lR li-febrLtvIpJ vMlyvi i -willW Mm防 nHrvc官 口 Odr2 CnrivCinEfa 口 COrt*Gft- 田转Linfta 上 C-Dardr1r 5yiA*Tnar 弭Res税衣1-卜.maOr-ln_FgI Fm CbH jj If, 1 J& T* 懂11 血-* | tf-U审個 |.:BP口 |对 I|I d.-1 F I 11 七 I豪甲于I t V t歼話也 * W a .-H it沪4v吐皿M MwllK a dtodM fum% Is w o Q Gij*an*iiK3.3双层极板的建立设置极板材料Mriiwil P-iijn M

14、l-Sried Dcfirtticm| 口#bl4I Ti Iff 1 X 出业 | k i I” In ass 白坏曲吨*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盘 ibyNim-I RHnr* FirHwfFjLdc-moahfkFheiTfuJ Mm5 严 br“Mmerik却bUXi卉Mminijik11T4WXl0MfWC/nNo*+eIm*新4心1邛Mv1?n4k1MippSnWwTiMwiFrij

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16、i0bFUw* Mmah*KsIBO3.4设置材料设置极板电压，右键极板Assign-Excitation-Voltage输入上极板电压 220V，下极板电压0Vy 03.5设置极板电压4 j Ma Wmi*(miW Ki T-m* wmm iw1*1* W 9 Eg3.6 设边界条件输入计算的步长以及误差精度Solve Setup3.7求解选项对话框3.8模型建立完成3.9验证对话框3.10观察求解进度四、运行与测试1、设置参数，参数调整图如图极板电压参数的设置0、V p .2、系统仿真运行图 (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选择分析类型一 FTcH ffl tdM artK-V01tgBV8 Z2爸w default1 2.1. MT駅祕21. E3M3f*WZ*，网站 e+0321.37J0etfl0Z1.2 375e* 21. leeae-tflere.seoe-twie. J)75Sc0i 鼠欣皿1 乩 1299(4012, TSOBtai1. 375Qeei 审神(如HP4.2 电场强度云图IhaodeJ Maxwe1t2DDestqn 1 VokgeCel or

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