Fitxer:VFPt metal balls largesmall potential.svg

Fitxer original(fitxer SVG, nominalment 800 × 600 píxels, mida del fitxer: 156 Ko)

Descripció a Commons

Resum

Descripció
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.
Data
Font Treball propi
Autor Geek3
Altres versions
SVG genesis
InfoField
 
El codi font d’aquest SVG no és vàlid perquè hi VectorFieldPlot han errors.
 
Aquesta imatge vectorial ha estat creada amb Inkscape, or with something else.
 
This file uses embedded text.
Aquest imatge ha estat examinada usant la guia per a les imatges de qualitat i és considerada com una imatge de qualitat.

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  Türkçe  toki pona  українська  vèneto  Tiếng Việt  中文  中文(简体)  中文(繁體)  +/−

Codi font
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()

Llicència

Jo, el titular dels drets d'autor d'aquest treball, el public sota la següent llicència:
w:ca:Creative Commons
reconeixement compartir igual
This file is licensed under the Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International license.
Sou lliure de:
  • compartir – copiar, distribuir i comunicar públicament l'obra
  • adaptar – fer-ne obres derivades
Amb les condicions següents:
  • reconeixement – Heu de donar la informació adequada sobre l'autor, proporcionar un enllaç a la llicència i indicar si s'han realitzat canvis. Podeu fer-ho amb qualsevol mitjà raonable, però de cap manera no suggereixi que l'autor us dóna suport o aprova l'ús que en feu.
  • compartir igual – Si modifiqueu, transformeu, o generareu amb el material, haureu de distribuir les vostres contribucions sota una llicència similar o una de compatible com l'original

Llegendes

Afegeix una explicació d'una línia del que representa aquest fitxer

Elements representats en aquest fitxer

representa l'entitat

Historial del fitxer

Cliqueu una data/hora per veure el fitxer tal com era aleshores.

Data/horaMiniaturaDimensionsUsuari/aComentari
actual22:05, 30 des 2018Miniatura per a la versió del 22:05, 30 des 2018800 × 600 (156 Ko)Geek3User created page with UploadWizard

La pàgina següent utilitza aquest fitxer:

Ús global del fitxer

Utilització d'aquest fitxer en altres wikis:

Metadades