用2020a版本MATLAB的pdetool完成以下仿真计算内容并非常详细地说明其每一个操作过程和步骤:1)平板电容器极板宽20cm、厚1cm,极板间距5cm。绘制等位线和电场强度矢量箭头图、电场强度分布图,画出两电极之间对称线上的电场强度分布曲线,根据电场计算结果求出电容值
时间: 2023-08-31 13:29:46 浏览: 320
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### 回答1:
1. 打开MATLAB,点击主界面上方的 "APPS",找到 "Partial Differential Equation Toolbox" 并点击打开。
2. 在 "Partial Differential Equation Toolbox" 中,点击 "New Model" 按钮,选择 "2D" 平面模型,输入平板电容器尺寸参数。
3. 在 "Geometry" 栏中点击 "Rectangle",然后在图形窗口中用鼠标绘制一个长方形作为电容器的极板。
4. 在 "Boundary" 栏中选择 "Dirichlet" 条件,并在图形窗口中选择两个相邻边作为两个电极。
5. 在 "Mesh" 栏中选择 "Free Triangulation" 并设置 "Maximum element size" 为适当的值,然后点击 "Generate Mesh" 生成网格。
6. 在 "PDE Specification" 栏中选择 "Coefficient Form" 并输入电容器内的介电常数,然后输入电容器内的电荷密度函数,即 $\rho=0$。
7. 在 "Boundary Conditions" 栏中选择 "Dirichlet" 边界条件,并为两个电极设置固定电势。
8. 在 "Plot" 栏中勾选 "Electric Field Norm" 和 "Electric Field Vector",并设置 "Limits" 为适当的值,然后点击 "Plot" 按钮生成图像。
9. 在图像窗口中可以看到等位线和电场强度矢量箭头图,以及电场强度分布图。
10. 在图像窗口中点击 "Add Plot",选择 "Line Plot",并在图像中选择两电极之间的对称线。然后点击 "Plot" 按钮生成电场强度分布曲线。
11. 在图像窗口中可以看到电场强度分布曲线,根据该曲线求出电容值。
以上就是用MATLAB的pdetool完成平板电容器仿真计算的详细操作步骤。
### 回答2:
在MATLAB的pdetool中完成上述仿真计算,具体步骤如下:
1)打开MATLAB软件,进入命令窗口。
2)输入"pdetool"命令,打开pdetool仿真工具。
3)在pdetool的界面上方工具栏点击"新建"按钮,创建一个新的模型。
4)在"几何"标签页中选择"Rectangle"图形,绘制出两个矩形,分别代表两个极板。设置矩形的宽度为20cm,厚度为1cm,两个矩形之间的间距为5cm。
5)在"研究"标签页中选择"稳态"选项,表示仿真为稳态场。
6)在"研究"标签页中选择"电场"选项。
7)在"方程"标签页中选择"三角形"选项,表示采用三角形元素进行离散。
8)在"方程"标签页中点击"添加方程"按钮,添加电场方程。
9)在"边界"标签页中选择两个极板,并设定边界条件。可以设置一个极板为固定电势为0,另一个极板为电势为1。
10)点击"生成"按钮,生成网格。
11)点击"求解"按钮,开始求解电场分布。
12)在"结果"标签页中选择"等位线"选项,绘制出电场强度等位线图。
13)在"结果"标签页中选择"矢量箭头"选项,绘制出电场强度矢量箭头图。
14)在"结果"标签页中选择"分布图"选项,绘制出电场强度分布图。
15)在"切线"标签页中选择两个极板之间的对称线,并绘制出电场强度分布曲线。
16)根据电场计算结果,可以用公式C=Q/V求出电容值,其中Q为电荷量,V为两个极板之间的电势差。
以上为使用MATLAB的pdetool完成平板电容器仿真计算的大致步骤,具体操作过程可能会有所不同,但基本思路相似。
### 回答3:
使用MATLAB的pdetool完成上述仿真计算的步骤如下:
1)打开MATLAB软件,在主界面的命令窗口中输入"pdetool"命令,打开pdetool交互式界面。
2)在pdetool界面的工具栏中,选择"新建"并创建一个新的问题。
3)在"新问题"窗口中,选择"选择问题类型",并选择"自定义"。然后,点击"下一步"按钮。
4)在"几何体"编辑器中,点击"插入"按钮,选择"矩形"。然后,在图形窗口中绘制出平板电容器的形状,设置宽度为20cm,厚度为1cm。点击"确定"按钮。
5)在"边界"编辑器中,点击"插入"按钮,选择"边界"。然后,在图形窗口中绘制出两个极板之间的边界线,设置间距为5cm。点击"确定"按钮。
6)在"物理特性"编辑器中,点击"插入"按钮,选择"电势"。然后,设置边界条件为常数电势,可以选择极板间距设为0V,通过"应用"按钮添加到边界条件中。
7)在"求解"菜单中,选择"求解"按钮,开始求解电场强度分布。
8)求解完成后,可以从"后处理"菜单中选择"等势线"来绘制等效线图,点击"添加"按钮即可完成。
9)同样,在"后处理"菜单中选择"箭头图"来绘制电场强度矢量箭头图,点击"添加"按钮即可完成。
10)为了绘制电场强度分布曲线,可以使用"曲线图"工具,选中两个极板之间的对称线上的点组成的一个曲线,点击"添加"按钮,即可生成电场强度分布曲线。
11)根据电场计算结果求解电容值,可以应用电场公式 C = Q/V,其中Q是电极上的电荷,V是电势差。根据边界条件设置中极板间距为0V,可将极板上的电荷数值设为Q,通过调整电压V来求解电容值C。
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