5.3 一様電界中の誘電体球

一様な電界中に誘電体の球を置いたモデルを計算します。
リスト5-3-1に入力データを示します。
図5-3-1に形状出力図を示します。このとき次式の解析解が存在します。([2], p.48)

(5-3-1)
ただし、誘電体球の中心を原点としています。また誘電体球の半径a=0.5m、誘電体の比誘電率ε_r=4、一様電界E₀=4/4=1V/mです。
図5-3-2に垂直方向の電圧分布の計算結果と解析解を示します。両者はよく一致していることがわかります。
図5-3-3に電圧の面上分布図、図5-3-4に電界の面上分布図を示します。

リスト5-3-1 一様電界中の誘電体球(sphere_d.ost)

OpenSTF 1 3
title = 一様電界中の誘電体球
xmesh = -1 100 1
ymesh = -1 100 1
zmesh = -2 200 2
volt = -2 
volt = 2 
epsr = 4 
geometry = 1 1 1 -1 1 -1 1 -2 -2 
geometry = 1 2 1 -1 1 -1 1 2 2 
geometry = 2 1 2 -0.5 0.5 -0.5 0.5 -0.5 0.5 誘電体球
solver = 1.98 2000 100 1e-5
plot1d = V Z 0 0
1ddb = 0
1dlog = 1
plot2d = V X 0
plot2d = E X 0
2dfigure = 1 1
2ddb = 0
2dobject = 1 1
2dlog = 1
window2d = 750 500 15
window3d = 500 500 60 30
end

図5-3-1 形状出力図

図5-3-2 電圧線上分布図

図5-3-3 電圧面上分布図

図5-3-4 電界面上分布図