POLITECHNIKA LUBELSKA

INSTYTUT PODSTAW ELEKTROTECHNIKI I ELEKTROTECHNOLOGII

Laboratorium Teorii Pola Elektromagnetycznego

Nazwisko, imię wykonujących:

Wojtal Mateusz
Wojtiuk Michał

Wójcicki Kamil

Zdunek Maksymilian

Grupa dziekańska:

EIST 4.5b

Rok akademicki

2012/2013

Data wykonania:

10.04.2013

Podpis:

Ćwiczenie nr 10

Temat ćwiczenia: Modelowanie pól kondensatora płaskiego za

pomocą programu komputerowego QuickField

1. Dane kondensatora ustawione w programie.

a – liczba liter imienia w cm (11)
b – liczba liter nazwiska w cm (6)
c=a+b
d=1/2*c

Wartość przenikalności względnej:
Dla kondensatora jednowarstwowego ε

r

=1

Dla kondensatora dwuwarstwowego ε

r

=5,5

2.

Rozkład potencjału w kondensatorze płaskim jedno- i dwu- warstwowym.

Kondensator jednowarstwowy:

Kondensator dwuwarstwowy:

3. Rozkład natężenia pola elektrycznego w kondensatorze płaskim jedno- i

dwu- warstwowym.

Kondensator jednowarstwowy:

Kondensator dwuwarstwowy:

4. Rozkład indukcji pola elektrycznego w kondensatorze płaskim jedno- i

dwu- warstwowym.

Kondensator jednowarstwowy:

Kondensator dwuwarstwowy:

5. Rozkład przenikalności elektrycznej pola elektrycznego w kondensatorze

płaskim jedno- i dwu- warstwowym.

Kondensator jednowarstwowy:

Kondensator dwuwarstwowy:

6. Rozkład gęstości energii

Kondensator jednowarstwowy:

Kondensator dwuwarstwowy:

7. Wykres zależności potencjału pola elektrycznego

Kondensator jednowarstwowy:

Kondensator dwuwarstwowy:

8. Wykres zależności natężenia pola elektrycznego

Kondensator jednowarstwowy:

Kondensator dwuwarstwowy:

9. Wykres zależności indukcji elektrycznej pola elektrycznego

Kondensator jednowarstwowy:

Kondensator dwuwarstwowy:

10.Wykres zależności przenikalności elektrycznej pola elektrycznego

Kondensator jednowarstwowy:

Kondensator dwuwarstwowy:

11.Wykres zależności gęstości energii

Kondensator jednowarstwowy:

Kondensator dwuwarstwowy:

12.Obliczenia pojemności kondensatora

U= 60V
Kondensator jednowarstwowy:

Obliczenie metodą „z programu”:

Q=5.313∗10

−

10

C

q=Q

d

100

=

5.313∗10

−

10

∗

8,5

100

=

4,516∗10

−

11

C

C=

q

U

=

0,452∗10

−

10

60

=

7,5268∗10

−

13

F

Obliczenie metodą „obliczeniową”:

C=

ε

0

∗

ε

r

∗

S

ab

=

8,85∗10

−

12

∗

1∗0,01445

0,17

=

7,5225∗10

−

13

F

Kondensator dwuwarstwowy:

Obliczenie metodą z programu:

Q=7.469∗10

−

10

C

q=Q

d

100

=

7.469∗10

−

10

∗

8,5

100

=

6,349∗10

−

11

C

C=

q

U

=

6,349∗10

−

11

60

=

1,058∗10

−

12

F

Obliczenie metodą „obliczeniową”:

C=

ε

0

∗

S

a

ε

r1



b

ε

r2

=

8,85∗10

−

12

∗

0,01445

0,11

1



0,06

5,5

=

1,0577∗10

−

12

F

13.Wnioski

Dla kondensatora płaskiego jednowarstwowego otrzymaliśmy wykresy będące liniami prostymi.
Natomiast w przypadku kondensatora dwuwarstwowego o różnej przenikalności elektrycznej
poszczególnych warstw (ε1=1, ε2=5,5) wykresy nie tworzyły linii prostej, lecz ulegały załamaniu
na granicy warstw. W zależności od tego czy mamy do czynienia z kondensatorem
jednowarstowym lub dwuwarstwowym inaczej wygląda rozkład potencjału, jednakże w obu
wypadkach wartość potencjału maleje od prawej (max: 60 V) do lewej okładki (min. 0V). Ponadto
przypatrując się diagramowi oraz wykresowi rozkładu natężenia pola elektrycznego widzimy, że
wartości są mniejsze w przypadku kondensatora jednowarstwowego niż w przypadku kondensatora
dwuwarstwowego. Na diagramie rozkładu przenikalności możemy zauważyć, że w przypadku
kondensatora jednowarstwowego wartość przenikalności jest równa w całym kondensatorze.
Natomiast w wypadku kondensatora dwuwarstwowego te wartości są różne dla każdej z warstw.
Pojemność kondensatorów została policzona dwoma sposobami, otrzymane wyniki są zbliżone.