Software: FEM - Tutorial - Elektrostatik - Modellbildung
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Modellbildung
Für die Domäne "elektrostatisches Feld" werden folgende Zusammenhänge als bekannt vorausgesetzt:
- "Dimensionierungsgleichung" für einen Kondensator bei homogenen Feld: C=ε·A/d
- "Definitionsgleichung" für die Kapazität: C=Q/U
In dieser Übung wollen wir das erworbene Wissen zur Modellbildung weitestgehend selbstständig anwenden. An dieser Stelle noch einige Hinweise:
Idealisierungen:
- Modellieren muss man nur die obere Hälfte der Leiterplatte (inklusive der Masse-Ebene).
- Wir nutzen die Symmetrie-Eigenschaften der Geometrie und des elektrostatischen Feldes (z.B. nur Modell der rechten Hälfte).
- Wir verwenden 2D-Elemente (Membran). Günstig ist eine "Dicke" der Elemente von 1 m, dann erhält man die berechnete Kapazität sofort als Kapazitätsbelag pro Meter. Die "Dicke" entspricht im Modell der betrachteten Leiterzuglänge.
- Die Kapazität zwischen Leiterbahn und Masse-Ebene wird durch das gesamte elektrostatische Feld bestimmt:
- Dieses erstreckt sich theoretisch durch den unendlichen Raum.
- Praktisch genügt jedoch der Raum in der Nähe des Leiters. Die Breite dieses Bereiches neben der Leiterbahn sollte mindestens so groß sein wie der Abstand des Leiters zur Masse-Ebene.
- In geringerem Maße trägt auch das Feld über dem Leiter (durch die Luft) mit zur Kapazität bei. Dieser Luftraum sollte deshalb im Modell berücksichtigt werden.
===>>> Hier geht es bald weiter !!!
Übungsanleitung des letzten Jahres: http://www.ifte.de/lehre/cae/fem/03_elektrostatik/modellbildung.html
Hinweis: Die Vernetzung wird noch wesentlich überarbeitet (Mapped Mesher)!