#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <error.h>
#include <math.h>
#define UVOD "program za numerični izračun jakosti magnetnega polja okoli helmholtzove tuljave\n" \
"sem spisal anton luka šijanec za projektno nalogo pri fiziki v tretjem letniku gimb.\n" \
"uporaba: %s in argumenti po vrsti:\n" \
" 1. radij enega navitja v metrih\n" \
" 2. tok, ki teče po vodniku v amperih\n" \
" 3. število navojev na enem navitju\n" \
" 4. razmak med merilnimi točkami v metrih\n" \
" 5. koliko meritev od središča v obe dimenziji naj napravimo\n" \
" 6. koliko kotov naj ima navitje - računamo, kot da je mnogokotnik\n" \
" 7. tip izhodnih podatkov (pgm ali csv)\n" \
"oblika izhodnih podatkov, če je 7. parameter pgm, so pgm slike z vrednostmi 0-255\n" \
" - slika je prerez tuljave. magnetno polje teče vodoravno.\n" \
" - vrednosti direktno korelirajo z izračunano jakostjo v decigaussih: 10e-5 tesla\n" \
" - slika je široka 1+2*koliko in visoka 1+2*koliko (5. argument) slikovnih točk\n" \
"oblika izhodnih podatkov, če je 7. parameter csv, je csv, z naslednjimi stolpci:\n" \
" 1. vodoravna komponenta oddaljenosti od središča tuljave v metrih\n" \
" 2. navpična komponenta oddaljenosti od središča tuljave v metrih\n" \
" 3. jakost magnetnega polja v teslah - tokrat ni v decigaussih!\n" \
" 4. smer vektorja magnetnega polja v radianih. 0 radianov je smer v desno"
enum oblika {
PGM,
CSV
};
struct vektor {
long double i; // x - desno na sliki
long double j; // y - gor na sliki
long double k; // z - v monitor
};
struct vektor seštej (struct vektor a, struct vektor b) {
struct vektor r = {
.i = a.i + b.i,
.j = a.j + b.j,
.k = a.k + b.k,
};
return r;
}
struct vektor vektorski_produkt (struct vektor a, struct vektor b) { // ne bom implementiral
struct vektor r = { // matrik
.i = a.j*b.k - a.k*b.j,
.j = a.k*b.i - a.i*b.k,
.k = a.i*b.j - a.j*b.i
};
return r;
}
struct vektor množi (struct vektor a, long double d) {
struct vektor r = {
.i = a.i * d,
.j = a.j * d,
.k = a.k * d
};
return r;
}
long double absolutno (struct vektor a) {
return sqrtl(a.i*a.i+a.j*a.j+a.k*a.k);
}
#define MU0 4e-6*M_PI
struct vektor tuljava (long double R, unsigned kotov, struct vektor m /* meritev - krajevni */) {
long double dl_abs = 2*M_PI*R/kotov; // metri - dolžina vodnika
long double dr = 2*M_PI/kotov; // radiani - kot med dl in točko na (0,R - vrh zanke)
struct vektor B = {
.i = 0,
.j = 0,
.k = 0
};
for (unsigned i = 0; i < kotov; i++) {
long double theta = dr*i; // kot na krogu
struct vektor dl;
dl.j = cosl(theta)*dl_abs;
dl.k = -sinl(theta)*dl_abs; // minus po skici sodeč ://of.sijanec.eu/sfu/skic.jpg
dl.i = 0; // sicer je vseeno, m je na z = 0 in gledamo vse
struct vektor r;
r.i = 0;
r.j = sinl(theta)*R;
r.k = cosl(theta)*R;
r = seštej(r, m);
B = seštej(B,
množi(
vektorski_produkt(dl, r),
1/(absolutno(r)*absolutno(r)*absolutno(r))
)
);
}
B = množi(B, MU0/(4*M_PI));
return B;
} // ena zanka ob toku 1 A. pomnoži s tokom in številom navitij. 0,0 je v sredini. B teče v desno.
void natisni (FILE * f, struct vektor v, const char * i) {
fprintf(f, "vektor %s {\n\t.i = %Lf,\n\t.j = %Lf,\n\t.k = %Lf\n}\n", i, v.i, v.j, v.k);
}
int main (int argc, char ** argv) {
if (argc != 1 + 7)
error(1, 0, UVOD, argv[0] ? argv[0] : "./numerično");
long double R = strtold(argv[1], NULL);
long double I = strtold(argv[2], NULL);
unsigned n = strtol(argv[3], NULL, 10);
long double razmak = strtold(argv[4], NULL);
int koliko = strtold(argv[5], NULL);
unsigned kotov = strtol(argv[6], NULL, 10);
enum oblika oblika = argv[7][0] == 'p' || argv[7][0] == 'P' ? PGM : CSV;
struct vektor merilno_mesto = { // krajevni vektor
.k = 0
};
if (oblika == CSV)
error(2, 0, "CSV oblika še ni implementirana.");
printf("P5 %u %u 255\n", koliko*2+1, koliko*2+1);
struct vektor Rpolovic = {
.i = R/2,
.j = 0,
.k = 0
};
for (int i = -koliko; i <= koliko; i++) {
merilno_mesto.i = i*razmak;
for (int j = -koliko; j <= koliko; j++) {
merilno_mesto.j = j*razmak;
unsigned long long int out =
1000*absolutno(seštej(
množi(
množi(
tuljava(
R,
kotov,
seštej(
merilno_mesto,
Rpolovic
)
),
n
),
I
),
množi(
množi(
tuljava(
R,
kotov,
seštej(
merilno_mesto,
množi(
Rpolovic,
-1
)
)
),
n
),
I
)
));
if (out > 255)
putchar(255);
else
putchar(out);
}
}
return 0;
}