静电场模拟实验：ANSYS Maxwell 仿真与实测分析

"静电场模拟实验，使用ANSYS Maxwell软件进行仿真，涉及两条形电极和小圆与环形电极模型。实验任务包括绘制等位线、测量电位值并与解析解比较，以及通过软件仿真电场强度分布。实验中需要完成相关表格，对比实测与解析解的误差。" 在电磁场实验中，静电场模拟仿真是一项关键技能，特别是对于理解和分析电极模型的电场分布。本实验主要关注两条形电极和小圆与环形电极模型，使用ANSYS Maxwell这款专业软件进行仿真。ANSYS Maxwell是一款强大的三维电磁场仿真工具，适用于电磁、热能和多物理场分析。 实验的第一部分是仿真任务，学生需选择两条型电极和小圆与环形电极，利用ANSYS Maxwell软件来模拟电场的等位线分布和电场强度E矢量线的分布。等位线是电势相等的点的集合，它们可以帮助我们直观地理解电场的结构。电场强度E矢量线则表示了电场方向和强度，是电场分析的重要手段。 实验指导书中包含的表格要求学生对两条形电极进行测量，记录不同位置（与正电极相距1cm、2cm、3cm）的电位值，并与解析解进行比较，以计算误差。同样的，对于小圆与环形电极，也要进行相同的操作，但位置改为与中心电极相距1cm、2cm、3cm。这有助于验证实验数据的准确性并理解实际电场分布与理论预测的差异。 实验的第二部分是实测任务，要求学生使用真实电极模型，接入8V电压源，测量电位值并同样与解析解对比。通过这种方式，学生可以体验到理论计算与实际测量之间的差异，提高对电磁现象的理解。 表1.1-4进一步要求学生对比实测与仿真的电位及电场强度在两种电极模型中心点的数值，从而评估仿真结果的精度。电极的尺寸（如环形电极的内外半径、条形电极的宽度和间距）是影响电场分布的关键参数，这些参数在实验中都有明确给出。 实验过程中，学生还需要熟悉ANSYS Maxwell软件的使用，例如创建新设计文件、指定求解类型等基本操作，这对于后续的电磁场分析是非常重要的。 这个实验旨在训练学生在理论与实践之间建立联系，掌握静电场的计算与测量方法，理解电极形状对电场分布的影响，并熟练运用专业软件进行电磁场的模拟仿真。通过这样的实践活动，学生能深化对电磁学原理的理解，提升问题解决和实验操作能力。