ホーム / 例題集 / 電場解析[Coulomb] / 例題１８ 電気抵抗境界条件を用いた事例

例題１８ 電気抵抗境界条件を用いた事例

本例題について

• 異なるボディ モデルを形成するもの。Femtetで作成したモデルは「ボディ」の集まり。の界面に電気抵抗 電流の流れにくさを有する材料に電位差を与えたときの解析例を示します。
   

• 電位分布や電流密度を解析結果として見ることができます。
   

• 表に記載されていない条件はデフォルトの条件を使用します。

 

• Femtetのバージョンや環境により結果が多少ことなります。

解析モデルダウンロード

• プロジェクトファイルをダウンロード（右クリックし、名前を付けてリンク先を保存してください。）

 

解析空間

項目	条件
解析空間	3次元
モデル単位	mm

 

解析条件

項目	条件
ソルバ 解析の種類に応じて、電磁界や応力を計算するソフト	電場解析[Coulomb （クーロン） Femtetの電場解析ソルバの名称]
解析の種類	静解析 時間的に変化のない解析。たとえば一定の力を加えた時の応力解析や直流電流による磁界解析など。（抵抗値）
解析オプション	なし

モデル図

隣り合う二つの直方体ソリッドボディを定義し、、それぞれAlの材料を設定します。

底面と上面に電気壁境界条件、二つのボディの境界にあたる面に電気抵抗の境界条件 力、温度、電圧など、ボディの境界(トポロジ)に与える条件を設定しています。

 

 

ボディ属性および材料の設定

ボディ No./ボディタイプ	ボディ属性名	材料名
0/Solid	conductor	001_アルミニウムAl※
1/Solid	conductor	001_アルミニウムAl※

※材料データベースを利用

境界条件

境界条件名/トポロジ ボディを構成する要素のこと。点、辺、面トポロジがある。	タブ	境界条件の種類	条件
100volt/Face	電気	電気壁 電界がその境界に対し垂直に向く扱いになる境界条件。電磁場を解析するモデルの対称境界や完全導体面などに用いる。	100 [V]
0volt/Face	電気	電気壁	0 [V]
電気抵抗/Face	電気	電気抵抗	1.0 X 10-6[ohm]

 

解析結果

電位分布の解析結果を示します。

電気抵抗を設定した面で、不連続な電位変化が発生していることが分かります。

 

 

電流密度のベクトル図を示します。

 

 

 

 

また、計算結果画面からの積分実行を用いてボディ上面の電流密度を積分し、ボディ上面を通過する電流を計算した結果を以下に示します。

 

 

理論値計算を行った結果を以下に示します。理論値とほぼ一致する結果が得られていることが確認できます。

 

ボディの電気抵抗[ohm] = 電流密度方向の厚み[m] / ( 断面積[mm^2] X 導電率[1/ohm/m] )、

上下ボディのサイズ 10[mm] X 10[mm] X  2[mm]、アルミニウムの導電率 3.767 X 107[1/ohm/m]

を用いて、

トータルの電気抵抗 = 上側ボディの電気抵抗　+ 境界の電気抵抗 + 下側ボディの電気抵抗

= 2 X 10-3 / ( 3.767 X 107 X 100 X 10-6 ) + 1.0 X 10-6 + 2 X 10-3 / ( 3.767 X 107 X 100 X 10-6 )

= 2.0619 X 10-6 [ohm]

 

電流[A] = 電位差[V] / トータルの電気抵抗[ohm]

= (100 - 0 ) / ( 2.0619 X 10-6 )

= 4.85 X 107 [A]