电容器的研究分析.docx

创新实验研究报告 电容器研究 摘要 电容器是一种静态电荷存储介质，应用于各种电子器件，广泛应用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、隔直流等电路中。电容器的电容值受到很多因素影响，如极板之间的距离，极板之间的介质，极板的正对面积，测量的频率以及电容器的形状等。而我们主要研究的是由两篇铜箔缠在PVC圆管或方形管上（两篇铜箔之间有细缝）的这类特殊电容器的电容值计算以及各种因素对电容值的影响。 实验中我们制作了实际的电容模型，在1kHz下对其电容值进行了测量，得到比较合理的数据，并用软件对数据进行拟合。在理论推导上，采用3种不同的测量方法求解 一.物理方法：将其看作是变形的平行板电容器，利用微元法求解； 二.电磁场方法：将模型看作是静态场边值型问题，利用拉普拉斯方程求解； 三.仿真软件模拟方法：利用电磁仿真软件ＨＦＳＳ，绘制模型，加予激励， 求其阻抗的虚部，得出仿真结果。 根据对这三种方法结果的比较和讨论，最后得出适合计算这类特殊电容的模型。但为了使使用的计算方法更为简单，在计算中，我们对模型进行了很多理想的简化，有时甚至忽略了一些关键因素，导致三种方法得出的结果存在偏差与矛盾，所以要得到更贴合实际的模型，还有待更进一步的深入研究。 关键词：电容器，电磁场，静电场方程，边界条件，HFSS仿真。 目录  TOC \o 1-3 \h \z \u   HYPERLINK \l _Toc298922557 1．数据表格(4号楷体字)  PAGEREF _Toc298922557 \h 1  HYPERLINK \l _Toc298922558 2．1原理  PAGEREF _Toc298922558 \h 2  HYPERLINK \l _Toc298922560 3．电磁场方程计算  PAGEREF _Toc298922560 \h 3  HYPERLINK \l _Toc298922561 3．1矩形管  PAGEREF _Toc298922561 \h 3  HYPERLINK \l _Toc298922562 3. 2柱形管  PAGEREF _Toc298922562 \h 9  HYPERLINK \l _Toc298922563 4．HFSS仿真  PAGEREF _Toc298922563 \h 12  HYPERLINK \l _Toc298922564 4．1 HFSS软件简介  PAGEREF _Toc298922564 \h 12  HYPERLINK \l _Toc298922565 4．2 HFSS仿真  PAGEREF _Toc298922565 \h 12  HYPERLINK \l _Toc298922566 5．结论  PAGEREF _Toc298922566 \h 15  HYPERLINK \l _Toc298922573 6.研究中不成熟的地方以及今后的研究方向：  PAGEREF _Toc298922573 \h 15  HYPERLINK \l _Toc298922574 6. 1成熟的地方  PAGEREF _Toc298922574 \h 15  HYPERLINK \l _Toc298922577 6. 2后的研究方向  PAGEREF _Toc298922577 \h 15  HYPERLINK \l _Toc298922581 7．致谢、心得、体会  PAGEREF _Toc298922581 \h 15  HYPERLINK \l _Toc298922584 8．参考文献  PAGEREF _Toc298922584 \h 16  HYPERLINK \l _Toc298922585 9．附录  PAGEREF _Toc298922585 \h 16  1．数据表格 根据制作的模型进行测量，得出如下数据表格 注：测量频率均为1000Hz 表一 电容值-高度（半径为2cm，缝宽为2.5mm） 高度15.120.325.4电容值（pF）10.814.117.8 表二 电容值-缝宽（高度为15cm，缝宽为2.5mm） 半径（cm）1.522.5电容值（pF）10.110.813.0 表三 电容值-半径（高度为15cm，半径为2cm） 缝宽（cm）0．5122.5电容值（pF）19.817.114.310.8 2．物理方法 2．1原理 将实际模型看成是平行板电容器的变形，主要