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F-VOLT:コンデンサの電流解析

キーワード) 交流電界 誘電体 電気双極子 誘電加熱

事例概要

平行平板コンデンサの電流を電界解析ソフトウェアF-VOLT で過渡解析により求めました。コンデンサの接続回路及び等価回路は右図のようになります。コンデンサの電極板には、電極の正負が変わる度に電荷の蓄積と放電が繰り返されます。したがって、コンデンサの電極板間には誘電体(不導体)があり電流回路として閉じていませんが、放電が起こる度に電荷が移動しますので、これを電流とみなすことができます(変位電流)。
本事例では、この放電量を計算することにより、コンデンサ間に流れる変位電流を求めました

平行平板コンデンサの接続回路図/平行平板コンデンサの等価回路図

平行平板コンデンサの外観図およびメッシュモデルは下図のようになります。

平行平板コンデンサ外観図/平行平板コンデンサメッシュモデル

平行平板コンデンサの各端子には下図のように最大電圧V=16.0[V]、 周波数が1.0[MHz]の正弦波(初期位相0)となるように電圧を印加しました。

平行平板コンデンサ外観図/平行平板コンデンサメッシュモデル
解析結果

電流値を理論式から求めると、電流値の回路方程式は、

となりますので、この実部をとると次のようになります。

したがって、上記の理論式による理論値を青線で、解析による計算結果を赤線でプロットしグラフ化して比較すると、右図のようになります。