Software: FEM - Tutorial - Elektrostatik - Auswertung

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Auswertung der Ergebnisse

Nach der Berechnung des Modells stellen wir das elektrische Potentialfeld mittels der Contour-Visualisierung dar (als "stationaere Temperatur").

• Wir überprüfen zuerst, ob der Feldverlauf qualitativ den Erwartungen entspricht.
• Die Berechnung sollten wir mit zusätzlichen Mittenknoten im Means-Solver durchführen. Die Ergebnisse sollten sich bei einem qualitativ günstigem Netz nur geringfügig von der Simulation ohne Mittenknoten unterscheiden.
• Falls (wie vorgeschlagen) die Leiterbahn mit einer Ladungsmenge von 1 As versehen wurde, so baut sich ein unrealistisch hohes Potential auf. Deshalb verringern wir die Ladungsmenge auf einen Wert, so dass eine (sinnvolle) Spannung von exakt 1 V an der Leiterbahn anliegt.

Ermittlung des Kapazitätsbelags:

• Nach der erneuten Modellberechnung berechnen wir aus der "Definitionsgleichung" die el. Kapazität zwischen Leiter und Massefläche der Anordnung (C=Q/U).
• Zur Validierung berechnen wir mit der "Dimensionierungsgleichung" für einen Kondensator bei homogenen Feld die Kapazität zwischen Leiterbahn und Masse-Ebene idealisiert als Plattenkondensator ohne Streufeld (Plattenfläche=Leiterbahnfläche).
• Die mit FEM berechnete Kapazität muss infolge der Berücksichtigung der räumlichen Feldausbreitung größer sein als die des idealisierten Plattenkondensators! Die Größenordnung beider Werte muss jedoch gleich sein, ansonsten haben wir etwas falsch gemacht!

Hinweis:

• Der ermittelte Kapazitätsbelag gilt nur für den betrachteten Feldbereich des Modells!
• Unter Berücksichtigung der Symmetriebeziehungen müssen wir noch den Kapazitätsbelag der Leiterbahn gegen Masse für die vollständige Leiterplatte berechnen.
• Wir dürfen nicht vergessen, die richtige Maßeinheit für den Kapazitätsbelag anzugeben!

Frage 1:

Welcher Wert in [pF/m] ergibt sich für den vollständigen Kapazitätsbelag einer Leiterbahn gegen die Masse-Ebene mit den "ausgereizten" Möglichkeiten der FEMAP-Demoversion im Zusammenspiel mit dem MEANS-Solver?

Teilnehmer der Lehrveranstaltung "Praktische Einführung in die FEM" beantworten diese Frage als Bestandteil der eMail_Lösung.

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