Файл:VFPt metal balls largesmall potential.svg

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку

Повна роздільність (SVG-файл, номінально 800 × 600 пікселів, розмір файлу: 156 КБ)

Опис файлу

Опис
English: Electric field around a large and a small conducting sphere at opposite electric potential. The shape of the field lines is computed exactly, using the method of image charges with an infinite series of charges inside the two spheres. Field lines are always orthogonal to the surface of each sphere. In reality, the field is created by a continuous charge distribution at the surface of each sphere, indicated by small plus and minus signs. The electric potential is depicted as background color with yellow at 0V.
Час створення
Джерело Власна робота
Автор Geek3
Інші версії
SVG розвиток
InfoField
 
Вихідний код цього SVG-файлу неправильний.
 
Це векторне зображення було створено з допомогою Inkscape, or with something else.
 
This file uses embedded text.
Це зображення було оцінене з використанням настанови про якісні зображення та вважається якісним зображенням.

العربية  جازايرية  беларуская  беларуская (тарашкевіца)  български  বাংলা  català  čeština  Cymraeg  Deutsch  Schweizer Hochdeutsch  Zazaki  Ελληνικά  English  Esperanto  español  eesti  euskara  فارسی  suomi  français  galego  עברית  हिन्दी  hrvatski  magyar  հայերեն  Bahasa Indonesia  italiano  日本語  Jawa  ქართული  한국어  kurdî  Lëtzebuergesch  lietuvių  македонски  മലയാളം  मराठी  Bahasa Melayu  Nederlands  Norfuk / Pitkern  polski  português  português do Brasil  rumantsch  română  русский  sicilianu  slovenčina  slovenščina  shqip  српски / srpski  svenska  தமிழ்  తెలుగు  ไทย  Tagalog  toki pona  Türkçe  українська  vèneto  Tiếng Việt  中文  中文(简体)  中文(繁體)  +/−

Сирцевий код
InfoField

SVG code

# paste this code at the end of VectorFieldPlot 1.10
# https://commons.wikimedia.org/wiki/User:Geek3/VectorFieldPlot
u = 100.0
doc = FieldplotDocument('VFPt_metal_balls_largesmall_potential',
    commons=True, width=800, height=600, center=[400, 300], unit=u)

# define two spheres with position, radius and charge
s1 = {'p':sc.array([-1.0, 0.]), 'r':1.5}
s2 = {'p':sc.array([2.0, 0.]), 'r':0.5}

# make charge proportional to capacitance, which is proportional to radius.
s1['q'] = s1['r']
s2['q'] = -s2['r']
d = vabs(s2['p'] - s1['p'])
v12 = (s2['p'] - s1['p']) / d

# compute series of charges https://dx.doi.org/10.2174/1874183500902010032
charges = [[s1['p'][0], s1['p'][1], s1['q']], [s2['p'][0], s2['p'][1], s2['q']]]
r1 = r2 = 0.
q1, q2 = s1['q'], s2['q']
q0 = max(fabs(q1), fabs(q2))
for i in range(10):
    q1, q2 = -s1['r'] * q2 / (d - r2), -s2['r'] * q1 / (d - r1), 
    r1, r2 = s1['r']**2 / (d - r2), s2['r']**2 / (d - r1)
    p1, p2 = s1['p'] + r1 * v12, s2['p'] - r2 * v12
    charges.append([p1[0], p1[1], q1])
    charges.append([p2[0], p2[1], q2])
    if max(fabs(q1), fabs(q2)) < 1e-3 * q0:
        break

field = Field({'monopoles':charges})

# draw potential in background
p_array = sc.array([c[:2] for c in charges])
q_array = sc.array([c[2] for c in charges])
def potential(xy):
    return sc.dot(q_array, 1. / sc.linalg.norm(xy - p_array, axis=1))

from matplotlib import colors
# colormap from aqua through yellow to fuchsia
cmap = colors.ListedColormap([sc.clip((2*x, 2*(1-x), 4*(x-0.5)**2), 0, 1)
    for x in sc.linspace(0., 1., 2048)])

doc.draw_scalar_field(func=potential, cmap=cmap,
    vmin=potential(s2['p'] + s2['r'] * sc.array([1., 0.])),
    vmax=potential(s1['p'] + s1['r'] * sc.array([-1., 0.])))

# draw symbols
for c in charges:
    doc.draw_charges(Field({'monopoles':[c]}), scale=0.6*sqrt(fabs(c[2])))

gradr = doc.draw_object('linearGradient', {'id':'rod_shade', 'x1':0, 'x2':0,
    'y1':0, 'y2':1, 'gradientUnits':'objectBoundingBox'}, group=doc.defs)
for col, of in (('#666', 0), ('#ddd', 0.6), ('#fff', 0.7), ('#ccc', 0.75),
    ('#888', 1)):
    doc.draw_object('stop', {'offset':of, 'stop-color':col}, group=gradr)
gradb = doc.draw_object('radialGradient', {'id':'metal_spot', 'cx':'0.53',
    'cy':'0.54', 'r':'0.55', 'fx':'0.65', 'fy':'0.7',
    'gradientUnits':'objectBoundingBox'}, group=doc.defs)
for col, of in (('#fff', 0), ('#e7e7e7', 0.15), ('#ddd', 0.25),
    ('#aaa', 0.7), ('#888', 0.9), ('#666', 1)):
    doc.draw_object('stop', {'offset':of, 'stop-color':col}, group=gradb)

ball_charges = []
for ib in range(2):
    ball = doc.draw_object('g', {'id':'metal_ball{:}'.format(ib+1),
        'transform':'translate({:.3f},{:.3f})'.format(*([s1, s2][ib]['p'])),
        'style':'fill:none; stroke:#000;stroke-linecap:square', 'opacity':1})
    
    # draw rods
    if ib == 0:
        x1, x2 = -4.1 - s1['p'][0], -0.9 * s1['r']
    else:
        x1, x2 = 0.9 * s2['r'], 4.1 - s2['p'][0]
    doc.draw_object('rect', {'x':x1, 'width':x2-x1,
        'y':-0.1/1.2+0.01, 'height':0.2/1.2-0.02,
        'style':'fill:url(#rod_shade); stroke-width:0.02'}, group=ball)
    
    # draw metal balls
    doc.draw_object('circle', {'cx':0, 'cy':0, 'r':[s1, s2][ib]['r'],
        'style':'fill:url(#metal_spot); stroke-width:0.02'}, group=ball)
    ball_charges.append(doc.draw_object('g',
        {'style':'stroke-width:0.02'}, group=ball))

# find well-distributed start positions of field lines
def get_startpoint_function(startpath, field):
    '''
    Given a vector function startpath(t), this will return a new
    function such that the scalar parameter t in [0,1] progresses
    indirectly proportional to the orthogonal field strength.
    '''
    def dstartpath(t):
        return (startpath(t+1e-6) - startpath(t-1e-6)) / 2e-6
    def FieldSum(t0, t1):
        return ig.quad(lambda t: sc.absolute(sc.cross(
            field.F(startpath(t)), dstartpath(t))), t0, t1)[0]
    Ftotal = FieldSum(0, 1)
    def startpos(s):
        t = op.brentq(lambda t: FieldSum(0, t) / Ftotal - s, 0, 1)
        return startpath(t)
    return startpos

startp = []
def startpath1(t):
    phi = 2. * pi * t
    return (sc.array(s2['p']) + 1.5 * sc.array([cos(phi), sin(phi)]))
start_func1 = get_startpoint_function(startpath1, field)
nlines1 = 16
for i in range(nlines1):
    startp.append(start_func1((0.5 + i) / nlines1))

def startpath2(t):
    phi = 2. * pi * (0.195 + 0.61 * t)
    return (sc.array(s1['p']) + 1.5 * sc.array([cos(phi), -sin(phi)]))
start_func2 = get_startpoint_function(startpath2, field)
nlines2 = 14
for i in range(nlines2):
    startp.append(start_func2((0.5 + i) / nlines2))

# draw the field lines
for p0 in startp:
    line = FieldLine(field, p0, directions='both', maxr=7.)
    
    # draw little charge signs near the surface
    path_minus = 'M {0:.5f},0 h {1:.5f}'.format(-2./u, 4./u)
    path_plus = 'M {0:.5f},0 h {1:.5f} M 0,{0:.5f} v {1:.5f}'.format(-2./u, 4./u)
    for si in range(2):
        sphere = [s1, s2][si]
        
        # check if fieldline ends inside the sphere
        for ci in range(2):
            if vabs(line.get_position(ci) - sphere['p']) < sphere['r']:
                # find the point where the field line cuts the surface
                t = op.brentq(lambda t: vabs(line.get_position(t)
                    - sphere['p']) - sphere['r'], 0., 1.)
                pr = line.get_position(t) - sphere['p']
                cpos = 0.9 * sphere['r'] * pr / vabs(pr)
                doc.draw_object('path', {'stroke':'black', 'd':
                    [path_plus, path_minus][ci],
                    'transform':'translate({:.5f},{:.5f})'.format(
                        round(u*cpos[0])/u, round(u*cpos[1])/u)},
                        group=ball_charges[si])
    
    arrow_d = 2.0
    of = [0.5 + s1['r'] / arrow_d, 0.5, 0.5, 0.5 + s2['r'] / arrow_d]
    doc.draw_line(line, arrows_style={'dist':arrow_d, 'offsets':of})
doc.write()

Ліцензування

Я, власник авторських прав на цей твір, добровільно публікую його на умовах такої ліцензії:
w:uk:Creative Commons
зазначення авторства поширення на тих же умовах
Ви можете вільно:
  • ділитися – копіювати, поширювати і передавати твір
  • модифікувати – переробляти твір
При дотриманні таких умов:
  • зазначення авторства – Ви повинні вказати авторство, надати посилання на ліцензію і вказати, чи якісь зміни було внесено до оригінального твору. Ви можете зробити це в будь-який розсудливий спосіб, але так, щоб він жодним чином не натякав на те, наче ліцензіар підтримує Вас чи Ваш спосіб використання твору.
  • поширення на тих же умовах – Якщо ви змінюєте, перетворюєте або створюєте іншу похідну роботу на основі цього твору, ви можете поширювати отриманий у результаті твір тільки на умовах такої ж або сумісної ліцензії.

Підписи

Додайте однорядкове пояснення, що саме репрезентує цей файл

Об'єкти, показані на цьому файлі

зображує

Історія файлу

Клацніть на дату/час, щоб переглянути, як тоді виглядав файл.

Дата/часМініатюраРозмір об'єктаКористувачКоментар
поточний20:05, 30 грудня 2018Мініатюра для версії від 20:05, 30 грудня 2018800 × 600 (156 КБ)Geek3User created page with UploadWizard

Така сторінка використовує цей файл:

Глобальне використання файлу

Цей файл використовують такі інші вікі:

Метадані