Software: FEM - Tutorial - Elektrostatik - MP - Analyse: Unterschied zwischen den Versionen

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Die Simulation ergibt den obigen Verlauf des Spannungsfeldes. Mit Hilfe der "Definitionsgleichung" für die [http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Kapazit%C3%A4t '''elektrische Kapazität'''] '''C=Q/U''' ist es nun problemlos möglich, die Kapazität zwischen Leiterbahn und Massefläche zu berechnen:
Die Simulation ergibt den obigen Verlauf des Spannungsfeldes. Mit Hilfe der "Definitionsgleichung" für die [http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Kapazit%C3%A4t '''elektrische Kapazität'''] '''C=Q/U''' ist es nun problemlos möglich, die Kapazität zwischen Leiterbahn und Massefläche zu berechnen:
* Die anliegende Spannung '''U''' kann man direkt aus den Ergebnissen des Spannungsfeldes ablesen.
* Die anliegende Spannung '''U''' kann man direkt aus den Ergebnissen des Spannungsfeldes ablesen.
* Die benutzte Ladungsmenge '''Q''' muss man zuvor aus Ladungsdichte und Volumen des Cu-Massefläche berechnen.
* Die Ladungsmenge '''Q''' kann man aus Ladungsdichte und Volumen der Cu-Massefläche berechnen.
* Man muss beachten, dass nur eine Symmetriehälfte modelliert und simuliert wurde. Berechnet werden soll jedoch die Leitungskapazität [pF/m] der kompletten Cu-Leiterbahn.
* Man muss beachten, dass nur eine Symmetriehälfte modelliert und simuliert wurde. Berechnet werden soll jedoch die Leitungskapazität [pF/m] der kompletten Cu-Leiterbahn.


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'''Fragen für Teilnehmer der Lehrveranstaltung:'''
'''Fragen für Teilnehmer der Lehrveranstaltung:'''
* Wie groß ist der simulierte Kapazitätsbelag [pF/m] des Leiters in Bezug zur Massefläche?<br>  
* Wie groß ist der simulierte Kapazitätsbelag [pF/m] des Leiters in Bezug zur Massefläche?<br>  
* Welche Kapazität wird mit der Dimensionierungsformel für den Plattenkondensator ermittelt?
* Welche Kapazität wird mit der Dimensionierungsformel für den Plattenkondensator ermittelt?<div align="center"> [[Software:_FEM_-_Tutorial_-_Elektrostatik_-_MP_-_Modellbildung|&larr;]] [[Software:_FEM_-_Tutorial_-_Elektrostatisches_Feld|&rarr;]] </div>
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Aktuelle Version vom 3. März 2018, 22:42 Uhr

Simulation und Auswertung
Software FEM - Tutorial - Elektrostatik - MP - Analyse Spannungsfeld.gif

Die Simulation ergibt den obigen Verlauf des Spannungsfeldes. Mit Hilfe der "Definitionsgleichung" für die elektrische Kapazität C=Q/U ist es nun problemlos möglich, die Kapazität zwischen Leiterbahn und Massefläche zu berechnen:

  • Die anliegende Spannung U kann man direkt aus den Ergebnissen des Spannungsfeldes ablesen.
  • Die Ladungsmenge Q kann man aus Ladungsdichte und Volumen der Cu-Massefläche berechnen.
  • Man muss beachten, dass nur eine Symmetriehälfte modelliert und simuliert wurde. Berechnet werden soll jedoch die Leitungskapazität [pF/m] der kompletten Cu-Leiterbahn.

Verifizierung und Validierung:

  1. Kontrolle des Feldverlaufs in Hinblick auf unerwartete Unstetigkeiten insbesondere an den Grenzen zwischen den Material-Bereichen.
  2. Vergleich der anhand der Simulation berechneten Leitungskapazität mit der analytischen Berechnung für den idealisierten Plattenkondensator C=ε0·εr·A/d (A=Leiterbahn-Fläche / d=Abstand Leiterbahn zu Massefläche). Der simulierte Wert muss größer sein, da nicht nur das Feld zwischen den "Platten" berücksichtigt wird. Die Werte sollten jedoch in der gleichen Größenordnung liegen.
  3. Vergleich der Simulationsergebnisse mit einem anderen FEM-Programm (im folgenden Abschnitt mit dem Programm FEMM).

Fragen für Teilnehmer der Lehrveranstaltung:

  • Wie groß ist der simulierte Kapazitätsbelag [pF/m] des Leiters in Bezug zur Massefläche?
  • Welche Kapazität wird mit der Dimensionierungsformel für den Plattenkondensator ermittelt?