２つの同つの同心球導体の表面に異なる電位を設定し、導体間の単位長あたりの静電容量を電界解析ソフトウェアF-VOLTによる評価解析で求めました。
今回解析対象としました２つの同心球導体の外観は図１、２の通りです。
 図１ ２つの導体の外観図(1/2断面図) |
 図２ ２つの導体の位置関係(単位：mm) |
静電容量を求めるための理論式は以下のようになります。
上記図１で、導体１の中心から電位面までの距離をa (図２では10mm)、導体２の中心から電位面までの距離をb（図２では30mm）とすると、その電位面間の静電量を求める計算式は次のようになります。
同心球の静電容量
真空中の誘電率
軸対称形状になりますので、２次元軸対称メッシュモデルとしました。
電位設定条件として、下記図３のように、導体１の表面に電位１Ｖを、導体２の表面に0Ｖを設定しました
図３ 入力条件
解析結果、 F-VOLTでは、電荷総量(Q)が計算されます。
電荷総量Q ： 1.6755×10-12（C）
Q = CV (V=1.0 (V)より
静電容量C ： 1.6755 x 10-12（F） = 1.6755（pF）（F） = 50.638（pF）
また、上記理論式より、
静電容量(理論値) C ： 1.6689x10-12（F） = 1.6689（pF）
となり、解析結果値と理論式による計算結果値との誤差は、約0.4％となりました。
その他、電位分布と電界分布は以下のようになりました。
 図４ 電位コンタ図(単位：V) |
 図５ 電界コンタ図(単位：V/m) |
 図６ 電界ベクトル分布(部分拡大図)(単位：V/m) |
この評価解析は電界解析ソフトウェア F-VOLT で行いました。
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