电磁场ansoft软件应用作业
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静电场范例： 一、题目
单心电缆有两层绝缘体，分界面为同轴圆柱面。已知，R1=10mm,R2=20mm,R3=30mm,R4=31mm,内导体为copper，外导体为lead，中间的介质ε1＝5ε0, ε2＝3ε0, ,内导体U=100V，外导体为0V 求
1用解析法计算电位，电场强度，电位移随半径的变化，计算单位长度电容和电场能量。
2用ansfot软件计算上述物理量随半径的变化曲线，并画出电压分布图，计算出单位长度电容，和电场能量
R1?1R2 R3?2R4
二、解答
1、解析法：
在介质中取任意点P，设它到电缆中心距离为r。过P点作同轴圆柱面，高为l。该面加上上下两底面作为高斯面S。
???D?dS?(2?rl)DS
E1?E2?D?1
D?2RRU??2E1dr??3E2drR1R2
将方程联立，代入数据解得：
E1??1273.05121.75V/m?V/mE2rr，
?95?8.85?1073.053.23?102D??1?E1??C/mrr所以
???电位
1?r??RRE?dl??2E1?dr??3E2?dr??236.41?73.05lnrrR2 V
r???2?r??R3E?dl??E2?dr??426.92?121.75lnr V
电场能量
?9?71.18?101??173.053.23?10??e1?2E1?D?2?r?r2Jrm
3?9?71.97?101??1121.753.23?10??e2?2E2?D?2?r?r2Jrm
3单位长度电场能量
?7?7?6R2R3RR32?2?rdr?2?rdr?2??(1.18??ln?1.97??ln)?1.02?We?R1?e1101010Jm?R2?e2R1R2单位长度电容
2We2?1.02?10?6C?2??2.04?10?10Fm2U100
2、ansoft仿真
根据题目的要求，利用Maxwell—2D仿真建立相应的模型。 （1）利用几何建模器，建立题目相应的几何模型
（2）根据已画几何模型，填入相应的物质。
其中最外层为真空，从外往里分别为copper，ε2＝5ε0, ε3＝3ε0和lead。
（3）定义边界、源、气球。如下图所示，分别为外层0V，内层100V，外界为气球。