kapacitansfördelning

Kapacitansfördelning är hur kapacitansen i ett system av ledare och dielektrika är fördelad mellan de olika ledarna och mellan ledarna och referenspotentialen. Fördelningen påverkas av geometrin hos ledarna, materialets permittivitet och hur systemet kopplas till jord eller andra ledare. I elektroteknik används ofta en kapacitansmatris för att beskriva relationen mellan laddningar och elektriska potentialer: Q = C V. Självkapacitans betecknar den laddning som hålls av en ledare när övriga ledare hålls vid nollpotential, medan ömsesidig kapacitans anger laddningen som verkar mellan två olika ledare.

Kapacitansfördelningen påverkar impedans, överföringsfunktioner och störningar som crosstalk i flera ledare. I praktiska tillämpningar som kretskort, kablar och högspänningsinstallationer uppstår parasitiska kapacitansvärden som kan påverka signalintegritet, energiförlust och transientbeteende. För att uppskatta eller optimera fördelningen används analytiska formler i enkla geometrier och numeriska metoder vid komplexa geometrper.

Vanliga beräkningsmetoder inkluderar finita elementmetoden (FEM) och metoden för ögonblicksanalys (MoM), samt uppdelning i själv- och ömsesidig kapacitans inom kapacitansmatrisen. Vid enklare konfigurationer finns istället amor för parallellplatta eller cylindriska approximationsmodeller. Mätningar av kapacitansdistribution sker med nätverksanalysatorer eller tidsdomän-verktyg, ofta i kombination med simuleringar för att validera geometri och materialegenskaper.

Användningsområden omfattar design för låg parasitkapacitans, impedansanpassning, elektromagnetisk kompatibilitet och tidsdomänsanalys. Begränsningar innefattar frekvensberoende permittivitet, fringingfält och modellberoende av materialanisotropier.