Simulateur électrostatique
Description
Je propose sur cette page un simulateur qui permet de définir un problème électrostatique où des électrons circulent dans des conducteurs. Les conducteurs sont des charges positives, fixes, au sein desquels restent confinés des électrons, mobiles. Le mouvement des électrons est uniquement guidé par : La bibliothèque logicielle fournie permet de faire tourner la simulation et de l'interfacer avec des scripts pythons pour la visualisation.
Le but derrière cette approche est de présenter l'électricité (U=RI, montages série, parallèles, notion de potentiel) sans avoir recours à des métaphores, mais en observant directement les charges en jeu.
Installation et exécution
Installation à partir des sources
Il faut d'abord avoir g++, python et cmake sur votre système, ainsi que le système de documentation doxygen. Sous ubuntu par exemple, on l'obtient comme suit:
sudo apt-get install python-matplotlib python-numpy cmake g++ docygen
Ensuite, télécharger cette archive, puis tapez:
tar zxvf elec-1.00.tar.gz
cd elec-1.00/build/
cmake .. -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr
sudo make install
      
Exécution
Un programme prog utilisant la bibliothèque elec produit des commandes d'affichages sur la sortie standard. Il vous faut rediriger cette sortie vers l'un ou l'autre des scripts python qui gèrent cet affichage...
prog | elec-plot.py
... ou pour un rendu 3D du potentiel...
prog | elec-plotV.py
On peut ensuite générer un film à partir des images générées, en utilisant avconv ou ffmpeg :
avconv -i frame-%06d.jpg -b 5M movie.avi
Les exemples de la bibliothèque sont des logiciels dont le nom commence par elec-example-. Lancez-les sans arguments pour voir comment ils s'utilisent.
Documentation et compilation
La documentation est principalement constituée d'exemples.Pour compiler un programme utilisant la bibliothèque, on se basera sur pkg-config :
g++ -o mon_exemple mon-exemple.cc `pkg-config --cflags --libs elec`
Démos
Cas simple avec 3 charges
Electrostatique
Circuits électriques