Porównanie metod obwodowych i numerycznych do obliczeń stacjonarnego pola elektrycznego w materiałach warstwowych

W artykule porównano cechy oraz przydatność zastosowania wybranych metod, służących obliczaniu wielkości elektrycznych w periodycznych strukturach przewodzących materiałów warstwowych. Rozpatrzono wykorzystanie metod sieciowych do obliczeń układu złożonego z kilkudziesięciu komórek, jako alternatywy dla metody elementów skończonych (MES). Na przykładzie powtarzalnego, porowatego układu złożonego z obrotowo-symetrycznych komórek, określono dokładność obliczeń dwóch metod sieciowych – metody potencjałów węzłowych oraz metody prądów oczkowych – a także wyznaczono zastępcze rezystancje proponowanej struktury, w zależności od jej geometrii wewnętrznej. Przedstawiono i przeanalizowano rozkład potencjału oraz gęstości prądu dla analizowanej struktury.

The paper presents a comparison of the features and applications of the selected methods for calculating electric quantities in the laminar materials periodic conductive structures. Circuit analysis methods were investigated as an alternative to the finite element method (FEM) for the calculation of a system consisting of many elements. An exemplary, repetitive porous system consisting of rotationally–symmetric cells served to determine the computation accuracy of two methods – nodal and mesh analysis. There was also specified the equivalent resistance of the cells, depending on its internal geometry. The potential and current density distribution for the analyzed structures were presented and discussed.