asymptote/ElectroMag.asy

   1 /* Useful functions for drawing Physics 102 figures.
   2  *
   3  * Copyright (C) 2008-2009 W. Trevor King <wking@drexel.edu>
   4  *
   5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   6  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
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  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
  16  * with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  17  * 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
  18  */
  19
  20 import geometry;
  21 import Mechanics;
  22
  23
  24 // ---------------------- Charges -------------------------
  25
  26 // charged particle
  27 struct Charge {
  28   LabeledCircle lc;
  29   real q;
  30
  31   void operator init(pair center=(0,0), real q=1, real radius=2mm,
  32                      pen outline=currentpen, pen fill=red, Label L="") {
  33     this.lc.operator init(center=center, radius=radius, outline=outline,
  34                           fill=fill, L=L);
  35     this.q = q;
  36   }
  37
  38   pair center() { return this.lc.center; }
  39   void set_center(pair center) { this.lc.center = center; }
  40   void draw(picture pic=currentpicture) = this.lc.draw;
  41 }
  42
  43 // positive charge
  44 Charge pCharge(pair center=(0,0), real q=1, real radius=2mm,
  45                pen outline=currentpen, Label L="")
  46 {
  47   return Charge(center=center, q=q, radius=radius, outline=outline, fill=red,
  48                 L=L);
  49 }
  50
  51 // negative charge
  52 Charge nCharge(pair center=(0,0), real q=-1, real radius=2mm,
  53                pen outline=currentpen, Label L="")
  54 {
  55   return Charge(center=center, q=q, radius=radius, outline=outline, fill=blue,
  56                 L=L);
  57 }
  58
  59 // neutral charge
  60 Charge neutralCharge(pair center=(0,0), real radius=2mm,
  61                      pen outline=currentpen, Label L="")
  62 {
  63   return Charge(center=center, q=0, radius=radius, outline=outline, fill=grey,
  64                 L=L);
  65 }
  66
  67 // auto-signed charge
  68 Charge aCharge(pair center=(0,0), real q=1, real radius=2mm,
  69                pen outline=currentpen, Label L="")
  70 {
  71   Charge c;
  72   if (q > 0) {
  73     c = pCharge(center, q, radius, outline, L);
  74   } else if (q < 0) {
  75     c = nCharge(center, q, radius, outline, L);
  76   } else {
  77     c = neutralCharge(center, radius, outline, L);
  78   }
  79   return c;
  80 }
  81
  82 // ---------------------- Vectors -------------------------
  83
  84 pen EFieldPen = rgb(1,0.5,0.2);    // orange
  85 pen BFieldPen = rgb(0.1,1,0.2);    // green
  86 pen CurrentPen = rgb(0.8,0.1,0.8); // purple
  87
  88 // electric field
  89 Vector EField(pair center=(0,0), real mag=5mm, real dir=0, real phi=0, Label L="")
  90 {
  91   Vector v = Vector(center=center, mag=mag, dir=dir, phi=phi, L=L, outline=EFieldPen);
  92   return v;
  93 }
  94
  95 // magnetic field
  96 Vector BField(pair center=(0,0), real mag=5mm, real dir=0, real phi=0, Label L="")
  97 {
  98   Vector v = Vector(center=center, mag=mag, dir=dir, phi=phi, L=L, outline=BFieldPen);
  99   return v;
 100 }
 101
 102 Vector Current(pair center=(0,0), real mag=5mm, real dir=0, real phi=0, Label L="")
 103 {
 104   Vector v = Vector(center=center, mag=mag, dir=dir, phi=phi, L=L, outline=CurrentPen);
 105   return v;
 106 }
 107
 108 // ---------------------- Forces -------------------------
 109
 110 // Force of a on b
 111 Vector CoulombForce(Charge a, Charge b, Label L="", real scale=1mm, real unit=1mm)
 112 {
 113   pair r = b.center() - a.center();
 114   real mag, dir;
 115   mag = ((a.q*b.q)*(scale/length(r))^2)*unit;
 116   dir = degrees(r);
 117   Vector v = Force(center=b.center(), mag=mag, dir=dir, L=L);
 118   return v;
 119 }
 120
 121 void CoulombForces(Charge c[], real scale=1mm, real unit=1mm)
 122 {
 123   Vector F;
 124   string s;
 125   for (int i=0; i<c.length; i+=1) {
 126     for(int j=0; j<c.length; j+=1) {
 127       if (i==j) continue;
 128       s = "$F_{" + format("%d", i+1) + "," + format("%d", j+1) + "}$";
 129       F = CoulombForce(c[i], c[j], L=s, scale=scale, unit=unit);
 130       F.draw();
 131     }
 132   }
 133 }
 134
 135