Cálculo del potencial eléctrico generado por una densidad de corriente a través de medios con diferentes conductividades

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Modelo: un cilindro derecho compuesto por tres capas de medios conductores. Es un disco de densidad de carga unitaria en el centro del cilindro. El radio del disco es igual al radio del cilindro. Las capas exteriores tienen efectivamente una longitud infinita. He calculado numéricamente el potencial eléctrico a distancias muestreadas del disco, vea a continuación.

Latrazaazulsólidarepresentamiresultadoparaelmodelocomosedescribe.Latrazarojadiscontinuaesmiresultadosiconfigurolastresconductividadesdelosmediosparaqueseanigualesalaconductividaddelmediocentral.Laslíneasnegraspunteadasmuestranloslímitesentrelosmedios.

¿Estoparececorrecto?

Miintuiciónlinealsimpleesquelasconductividadesdelascapasexternasnodebenafectarelpotencialenlascapasinternasdebidoaunavaganocióndecausalidad,porlotanto,lastrazasrojayazulsesuperponenenesaregión.

Sinembargo,misospechaesquemiintuiciónnoseaplicaalaelectrostática,yquelasconductividadesexternasdealgunamanera"tiran" de la capa interna en lugar de que todo se propague hacia afuera.

Si mis sospechas son correctas, ¿cómo calculo el potencial correctamente?

Mis métodos se describen aquí .

Gracias.

Editar:

Muchas gracias @Janka. La intuición es que el modelo se reduce a resistencias en serie. Debido a que los efectos de las resistencias en serie se suman linealmente, las capas de conductividad no pueden afectarse entre sí, ya que esto daría como resultado una suma no lineal, asumiendo un estado estable.

    
pregunta Neuromancer

1 respuesta

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Después de hacer más excavaciones, creo que encontré que mis sospechas originales eran correctas. Hay algo de no linealidad.

Creé un modelo de método de elementos finitos 2d que se aproxima a mis condiciones al menos cualitativamente:

Latramasecundariaaladerechaesunaseccióntransversaltomadadelcentroydelosmapasdecalor.Esteresultadodemodeladoestárespaldadoporlateoríadescrita aquí .

Estaba asumiendo el caso simple de $$ -c \ nabla ^ 2 u = f $$ que mi sistema reduce cuando las tres capas son idénticas y c es escalar. Pero en mi caso necesito, $$ - \ nabla * (c \ nabla u) = f $$ para dar cuenta de los términos "dispersos".

Todavía no entiendo completamente las ecuaciones cubiertas en este documento, pero creo que son una clave para este problema.

    
respondido por el Neuromancer

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