Микрогребенка - это миниатюрное электромеханическое устройство, в котором используется электростатическая сила между двумя противоположно заряженными телами.
Тип задачи: электростатика.
Геометрия: плоско-параллельная/3D вытягивание
Толщина гребенки Lz = 40 μм.
Зазор d = 2.5 μм.
Дано:
Относительная диэлектрическая проницаемость воздуха ε = 1,
Относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика ε = 10,
Разность потенциалов ΔU = 0.04 В
Задание:
Определить силу притяжения по ширине гребенки и сравнить полученный результат с аналитическим:*
F = 0.5 · εε0 · n·Lz · U2 / d [Н],
где n - число воздушных зазоров.
Решение:
Модель содержит только одну пару зубцов (два воздушных зазора, n=2). Граничное условие Dn=0 используется на плоскости симметрии.
Результат:
Аналитическое решение (сила, действующая на пару электродов, n=2):
F = 0.5 · 1 · 8.854e-12 · 2·40e-6 · 402 / 2.5e-6 = 227e-13 Н.
| Сила F | |
| 2-мерная плоская задача | 229e-13 Н |
| 3-мерная задача | 258e-13 Н |
*См. статью Comb drive в Википедии.
См. задачу comb_drive.pbm в папке с примерами.