Maxwell静电场中同轴电缆的3D仿真电气1008班研究题目：单心电缆有两层绝缘体，分界面为同轴圆柱面。已知Ri=10mm,R2=20mm,R3=30mm,R=31mm,内导体为copper,外导体为lead,中间的介质&=5q&=3,内导体U=100V,外导体为0V求：电位，电场强度，电位移随半径的变化，单位长度电容和电场能量。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。解：设同轴电缆内、外层导体分别带电+、-由高斯定理：在介质中DdSLSD(2l)l所以D=-2EiE2所以代入E1d11 ln1Ei , E2代入具体数值,E2d ln21212 U1- ln2得到3由 =EdL可得电位ln22ln )2l 73.05121.75Ei =, E2 =1 = ln ,2 = ln1一电场能重：W=DEdv=x10-7J/mV2D=-2(In1UIln 一)223.23 X 10-9单位为m)Ln1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X10-10F3用ansfot软件计算上述物理量随半径的、建模并设置模型属性1,打开AnsoftMaxwell,单击project,选择InsertMaxwell3DDesign建立一个3D模型Project Manageri j e c 11 * lazw ellSHDesiL gnl D&fini t i曲AnsoftMaxwell-Project1-h/a)cwell3DDe-5ignl-3DModeler,_FileEditView+roj君etDrawModel&rMaxwell3DIDSi-H初InsertMaxwellSDDesignInsertMaxwell2DDesignInsertRMxprtDesignInsertDocumentatiorFilemAnayzeAllLProjectVandblesiiDatasets.RemoveUnusedDefinitioins.2,选择求解器类型：选择电场一静电场(Maxwell3DSolutionTypeElectrostatiC/;SolutionType：Project!-IVaxvJell3DDeignJ3,建立内心圆柱模型：DrawCylinder3,建立内心圆柱模型：DrawCylinder在Z处输入z轴起点坐标为-1000机|0Z-200IIib5alui1ICanesiar1mm在Y处输入圆柱半径2mmd为dY:idIdZ口IIcjrtesiarI.mw在Z处输入圆柱高度300mmdX:0d:|0|d2:|5Q0|R匕lati,iKjrk5idrmm在这里显示建立的圆柱Z-UtawfiJlDOMxASOMtor|FyHMA1f3nUhElrawMtail.l.Mtoml口cowWndiwhUp|9u由）。，|ajur6声El|s*fl：1ICS-4-4密%|德春事苒茅飞飞。：七|口。口却I4已面口口0!：idr|D!Jjj|pt2JIhIIi|4V-：L|1-jd*1|.r:|事I、*川*WMHfnjjfffa用鼠标在空白处双击即可转换视角为从Z轴俯视UHM稣川 3OM44*br |州事TNM*Md晶dki4lfc尸，&feMaw&I&mfMtadlMtawil3DTqi*WMmrhWp9 a |tr Zl 国IaM，魅白I*唧1HBra.OG=s.I翼量Kr胪/普y 的， 二：. jufB日匚业41 白仃5我*l 曰 * yMei2CrrdwCy! d 匕产nmfifldM.HWH 、 E - LMfc3 A I单击选中cylinder ctrl+cctrl+v 多复制几1.tS-MaDDm-SDMy双击。翼斯,2树图Draw Mod&ler导| X金门|1 叵落twt色图形11 / /O有团咏G矽 由软承菌臼“& Solids白? vacuumCylinderl-曰 CreateCylinder 白夕 Cylinder?0 CreateCylinder由g Cylinder由 d Cy1inder4由&Cylinders底 7 Cylinders1+ -匕 Coordinate Systems叵每Planes国“0 Lists将半径值改为最外层介质半径Prapertiits: Projecto -axweIIJD5 gml - MDdelar由1小UdtJ ciTin u.4.Lr 亡也; cD-yliXidcxCcor di *&.t .由口匕社iZZenier Tds ,0/。,-EOQnn2fhdiiiE311SHHcidxl500All14r在一L同理将cylinder3展开后双击黄色图标，然后将半径值改为次外层介质半径30mm?ct5 - MaxwelRDDesignl - 3D Modeject Draw Modeler Maxwell按住Ctrl键从外层到内层次单击选中两个圆柱臼夕Solid百E vacuum，夕 Cylinder!Cl CreateCylinderCylinder5Q CreateCyli nderCylinder3-0 CreaiteCyllinder *由g Cylin der4+，CylindersFE g Cylinder(i L Coordinate Systems Planei国卷Lists在选中的任意一个图标上单击右键EditBooleansubtract确认后即可得到最外层的那圈电介质同上将下面两个圆柱的半径分别设置为30mm和20mm,再用上述方法用半径大地圆柱减去半径小的圆柱即可得到次外层的介质，以此类推，知道将四层介质都制作好。4,设置材料属性E夕SolidfcEl,vacurjin出日Cylinderl0夕Cylinder2日即Cyhnder4flCreateCylinder由QSubnrictH夕Cyliidort(_JCreaLeC.ylinderE,etubt-aztF-巳CoordirateSystemEPlanes双击 cylinderlIKt、找到copper铜，将最内层介质的属性设为copper,单击确定按照同样的方法修改名称并将最外层介质的材料设置为lead,再依次设置第二层和第三层的的材料为节点常数分别为8=5,2=3介质，这时需要单击AddMaterial按钮来创建新的介质，Value的值即为介电常数，输入名称后单击下面的确定按钮即可。、设定激励源0 Ani*! Marner 311 *& Sdvkr 用*CH&m中工，MMM)Fj Rte Eir H Bn叩 Dr*Mwl 3D r&di 制/ai在圆柱0上单击鼠标右键 assign四哈二1 harwgaf-F.上岸W*皿酎口亡Pr将最内层电压设置为 100V同理将最外层介质的电压设置为 0V匕 WP(M*QQ | El 茗 0 *iBe Id.h期vr|jrCedwtwdMuita三、设置计算参数计算电容值：Maxwell3DParametersAssignMatrixI Ma tri siI tfUMtypPvril| MhffmI |D c0。* |融 I、弁4n . r%w电 rjHt.U iwta-Q Su br a cwwQ*b|n *nrq_.，“eU 如Ie/FW6*MdUi GdirU IneMHMw 口闺，河f应fawrtiil 5dh 白Mlna lai.1j 二1山上rrr四、设置自适应求解器收敛判据Maxwell3DAnalysisSetupAddSolutionSetup五、检验所有设置是否正确并求解M“lk4riti1rnhfiji-Clfr，l&hMr*口*1口(mhKvHihud191.1kEpWfrtftf 4 &QLVED * PrqjeclS Maxvt4lJDDeMg|nl - MtwSeieH H k Edrl View 陶制七戊 。囿 Madekr Maxw9l 婚 口口出 WinFax *1 不Field Tp阻Intrinsic Variables* 4 31 Pri -rAS (T jrlUiar*Ji-LCbflf,tiicifci -fti/HHiMQtUSpecify FolderDesign: MaxggDDesi中 1-Context S etupl 7 LaftAdaptive .SolutionIVuitjgEj日 Aigim M afEer al _Category.QuanhtyIn VolumeE_VectorMag_DD_UectwQsurfEnergyT emperatureVofcjme_For