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電極形状と電界分布の関係

EEM-FDMは高周波用シミュレータですが、(準)静電界の計算を行うこともできます。
ここでは静電界を想定し電極形状と電界分布の関係を調べます。
図1が計算モデルです。上下に一対の電極を置き、両者を給電線で結び、途中の一点を給電します。
周波数は電極の大きさが波長に比べて十分小さくなる低周波数(100MHz)を設定します。
計算方法としては低周波に適した周波数領域差分法を選択します。

図2はY=0面の電界分布です。 給電線周辺の電界が大きくなりますが、 給電線は電極に電位差を与えるために便宜上置いたもので物理的意味はありませんので給電線周辺の電界は無視してかまいません。
給電線の影響が小さいX=0面の電界分布は図3のようになります。
次に電極形状を直方体+四角錘に変えたときの電界分布を図4に、 円柱+半球に変えたときの電界分布を図5に示します。
これから、電界は電極のエッジ周辺で大きくなることがわかります。 図5はエッジがないために特定の場所の電界が大きくなることはありません。

◆入力データ: サンプル1  サンプル2  サンプル3

図1 計算モデル

図2 電界分布(Y=0面)

図3 電極形状=直方体のときの電界分布(X=0面)

図4 電極形状=直方体+四角錘のときの電界分布(X=0面)

図5 電極形状=円柱+半球のときの電界分布(X=0面)