Edge Effect Analysis of Square Parallel Plates Capacitors Through the Finite Element Method and Perturbation Theory
Palavras-chave:
Perturbation theory, Finite element method, FEMM, Edge effects, Parallel plate capacitor.Resumo
Due to edge effects, real capacitors have capacitances that do not match the capacitance of ideal capacitors. In engineering projects that require accurate capacitance values, the use of the ideal formula is not recommended. Mathematical modeling and numerical methods applied in computers allow the simulation of several systems. In this work, perturbation theory is used as a mathematical tool, and the finite element method as a numerical method, to propose an equation capable of calculating the capacitance value of non-ideal capacitors.
Referências
[1] B. Wells, E. Baker, A. Farwell, H. Foster, X. Gao, B. Gruber, E. Jones, D. Vu, S. Xu, and J. Ye, “An adjustable parallel-plate capacitor instru-
ment—test of the theoretical capacitance formula,” American Journal of Physics, vol. 84, no. 9, pp. 723–726, 2016.
[2] A. Pramanik, Electromagnetism: Theory and Applications. PHI Learning Pvt. Ltd., 2008.
[3] E. YARIV, “Edge corrections for parallel-plate capacitors,” European Journal of Applied Mathematics, vol. 32, no. 2, pp. 226–241, 2021.
[4] J. M. Bueno Barrachina, C. S. Cañas Peñuelas, and S. Catalán Izquierdo, “Fem edge effect and capacitance evaluation on cylindrical capacitors,” Journal of Energy and Power Engineering, vol. 6, no. 12, pp. 2063–2069, 2012.
[5] F. T. Ulaby, E. Michielssen, and U. Ravaioli, Fundamentals of applied electromagnetics. Pearson Boston, 2015.
[6] A. C. Polycarpou, “Introduction to the finite element method in electromagnetics,” Synthesis Lectures on Computational Electromagnetics,
vol. 1, no. 1, pp. 1–126, 2005.
[7] D. Poljak, Advanced modeling in computational electromagnetic compatibility. John Wiley & Sons, 2007.
[8] J.-M. Jin, Theory and computation of electromagnetic fields. John Wiley & Sons, 2011.
[9] J. G. Simmonds and J. E. Mann, A first look at perturbation theory. Courier Corporation, 2013.
[10] C. M. Bender and S. A. Orszag, Advanced mathematical methods for scientists and engineers I: Asymptotic methods and perturbation theory. Springer Science & Business Media, 2013.
[11] A. H. Nayfeh, Perturbation methods. John Wiley & Sons, 2008.
[12] ——, Introduction to perturbation techniques. John Wiley & Sons,
2011.
[13] J. A. Murdock, Perturbations: theory and methods. SIAM, 1999.
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