asymptote/ElectroMag.asy

   1 import geometry;
   2 import Mechanics;
   3
   4 // ---------------------- Charges -------------------------
   5
   6 struct Charge {
   7   pair center;
   8   real q;
   9   real radius;
  10   pen outline;
  11   pen fill;
  12   Label L;
  13
  14   void operator init(pair center=(0,0), real q=1, real radius=2mm, pen outline=currentpen, pen fill=red, Label L="") {
  15     this.center = center;
  16     this.q = q;
  17     this.radius = radius;
  18     this.outline = outline;
  19     this.fill = fill;
  20     this.L = L;
  21   }
  22
  23   void draw(picture pic=currentpicture) {
  24     frame picF;
  25     path c = scale(radius)*unitcircle;
  26     filldraw(picF, c, fill, outline);
  27     // TODO: label
  28     add(pic, picF, center);
  29   }
  30 }
  31
  32 Charge pCharge(pair center=(0,0), real q=1, real radius=2mm, pen outline=currentpen, Label L="")
  33 {
  34   Charge c = Charge(center=center, q=q, radius=radius, outline=outline, L=L, fill=red);
  35   return c;
  36 }
  37
  38 Charge nCharge(pair center=(0,0), real q=-1, real radius=2mm, pen outline=currentpen, Label L="")
  39 {
  40   Charge c = Charge(center=center, q=q, radius=radius, outline=outline, L=L, fill=blue);
  41   return c;
  42 }
  43
  44 // ---------------------- Vectors -------------------------
  45
  46 Vector EField(pair center=(0,0), real mag=5mm, real dir=0, Label L="")
  47 {
  48   Vector v = Vector(center=center, mag=mag, dir=dir, L=L, outline=rgb(1,0.5,0.2)); // orange
  49   return v;
  50 }
  51
  52 Vector BField(pair center=(0,0), real mag=5mm, real dir=0, Label L="")
  53 {
  54   Vector v = Vector(center=center, mag=mag, dir=dir, L=L, outline=rgb(0.1,1,0.2)); // green
  55   return v;
  56 }
  57
  58 Vector Velocity(pair center=(0,0), real mag=5mm, real dir=0, Label L="")
  59 {
  60   Vector v = Vector(center=center, mag=mag, dir=dir, L=L, outline=rgb(1,0.1,0.2)); // red
  61   return v;
  62 }
  63
  64 // ---------------------- Forces -------------------------
  65
  66 Vector Force(pair center=(0,0), real mag=5mm, real dir=0, Label L="")
  67 {
  68   Vector v = Vector(center=center, mag=mag, dir=dir, L=L, outline=rgb(0.1,0.2,1)); // blue
  69   return v;
  70 }
  71
  72 // Force of a on b
  73 Vector CoulombForce(Charge a, Charge b, Label L="", real scale=1mm, real unit=1mm)
  74 {
  75   pair r = b.center - a.center;
  76   real mag, dir;
  77   mag = ((a.q*b.q)*(scale/length(r))^2)*unit;
  78   dir = degrees(r);
  79   Vector v = Force(center=b.center, mag=mag, dir=dir, L=L);
  80   return v;
  81 }
  82
  83 void CoulombForces(Charge c[], real scale=1mm, real unit=1mm)
  84 {
  85   Vector F;
  86   string s;
  87   for (int i=0; i<c.length; i+=1) {
  88     for(int j=0; j<c.length; j+=1) {
  89       if (i==j) continue;
  90       s = "$F_{" + format("%d", i+1) + "," + format("%d", j+1) + "}$";
  91       F = CoulombForce(c[i], c[j], L=s, scale=scale, unit=unit);
  92       F.draw();
  93     }
  94   }
  95 }
  96
  97 // ---------------------- Measures -------------------------
  98
  99 // Distance derived from CAD.MeasuredLine
 100 struct Distance {
 101   pair pFrom;
 102   pair pTo;
 103   real scale;
 104   pen outline;
 105   Label L;
 106
 107   void operator init(pair pFrom=(0,0), pair pTo=(5mm,0), real scale=5mm, pen outline=currentpen, Label L="") {
 108     this.pFrom = pFrom;
 109     this.pTo = pTo;
 110     this.outline = outline;
 111     this.L = L;
 112   }
 113
 114   void draw(picture pic=currentpicture) {
 115     picture picF;
 116     picture picL;
 117     label(picL, L);
 118     pair pLabelSize = 1.2 * (max(picL)-min(picL));
 119     pair pDiff = pTo - pFrom;
 120     path p = (0,0)--pDiff;
 121     draw(picF, p, outline, Arrows);
 122     label(pic = picF,
 123           L = rotate(degrees(pDiff)) * L,
 124           position =
 125           pDiff/2
 126           + unit(rotate(90)*pDiff) * pLabelSize.y / 2);
 127     add(pic, picF, pFrom);
 128   }
 129 }
 130
 131 struct Angle {
 132   pair B;
 133   pair A;
 134   pair C;
 135   real radius; // radius < 0 for exterior angles.
 136   pen outline;
 137   Label L;
 138
 139   void operator init(pair B, pair A, pair C, real radius=5mm, pen outline=currentpen, Label L="") {
 140     this.B = B;
 141     this.A = A;
 142     this.C = C;
 143     this.radius = radius;
 144     this.outline = outline;
 145     this.L = L;
 146   }
 147
 148   void draw(picture pic=currentpicture) {
 149     picture picF;
 150     picture picL;
 151     label(picL, L);
 152     pair pLabelSize = 1.2 * (max(picL)-min(picL));
 153     path p = arc(B-A, (0,0), C-A, radius);
 154     real t = reltime(p, 0.5);
 155     pair P = midpoint(p);
 156     pair tang = dir(p, t);
 157
 158     draw(picF, p, outline);
 159     label(pic = picF,
 160           L = rotate(tang) * L,
 161           position =
 162           P + unit(P) * pLabelSize.y / 2);
 163     add(pic, picF, A);
 164   }
 165 }
 166
 167 // TODO: ihat, ijhat
 168
 169 // ---------------------- Shapes -------------------------
 170
 171 // TODO: ring, plate, block, cylinder, spring, table
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