Software: FEM - Tutorial - Diskretisierung - Potentialfeld-Analogien - MP

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Potentialfeld-Analogien

Bei der bisherigen Arbeit mit FEMAP sind uns nur mechanische und thermische Größen begegnet. Für diese Domänen wurde das FEMAP konzipiert, denn das sind die klassischen Anwendungsbereiche der FEM-Berechnung.

Falls man eine physikalische Domäne mit einem FEM-System behandeln möchte, für welches dieses nicht konzipiert ist, muss man sich der Analogien zwischen den Domänen bedienen:

             |Temperatur-Feld     |Elektr. (Fluss-)Feld  |Elektrostatisches Feld 
---------------------------------------------------------------------------------
Potential    |Temperatur          |elektrische Spannung  |el.statisches Potential
.            |[K]                 |[V]                   |[V]
---------------------------------------------------------------------------------
Pot.Gradient |Temperatur-Gradient |el. Spannungsabfall   |Feldstärke
.            |[K/m]               |[V/m]                 |[V/m]
---------------------------------------------------------------------------------
Material-    |Wärmeleitfähigkeit  |spez. el. Leitfähigk. |Dielektrizitätskonst.
eigenschaft  |[W/(K·m)]           |[1/(Ohm·m)]           |[(A·s)/(V·m)]
---------------------------------------------------------------------------------
Flussgröße   |Wärmestrom          |Elektrischer Strom    |Verschiebung (Ladung)
.            |[W]                 |[A]                   |[A·s]
---------------------------------------------------------------------------------
Flussdichte  |Wärmestromdichte    |Stromdichte           |Ladungsdichte
"Flächenlast"|[W/m²]              |[A/m²]                |[(A·s)/m²]

Die Berechnung der elektrischen Kapazität einer Leiter-Isolator-Geometrie gehört als Potentialproblem zur Domäne des elektrostatischen Feldes:

• Unsere elektrischen Größen behandeln wir in den Dialog-Feldern für thermische Größen.
• Da wir als Einheitensystem die SI-Einheiten nutzen, setzen wir ohne Umrechnungsfaktor gleich:
  • Temperatur = Spannung
  • Wärmeleitfähigkeit = Dielektrizitätskonstante
  • Wärmeflussdichte = Ladungsdichte

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