Ну это очень много - поди запрограммируй. Давай лучше поумаем, какие именно свойства электричества важны для нашей модели.


Вообще, конечно, это зависит от того, какую модель мы хотим построить.

Мне очень нравятся модели на основе клеточных автоматов. Они очень просты для составления и понимания, и при этом могут вести себя очень сложным и интересным образом. В прошлые века они почти не применялись из-за их главного минуса - необходимости большого количества вычислений. Но для современного компьютера - это пустяки. Тем более вычисления однообразны, и потому их легко запрограммировать. Это делает в наше время модели на клеточных автоматах все более популярными. С их помощью удается узнать много нового о самых разных удивительных процесах: от формирования живых организмов до ядерных реакций.


Клеточный автомат это попросту набор клеточек. Клеточка может находиться в некотором состоянии, что удобно описывать числами. Например, в модели распространеняи тепла по зданию это может быть температура, а в модели местности это может быть высота в данном месте. В нашей модели это может быть, например, потенциал.

И есть правила, по которым меняется состояние клеток. Они могут быть простыми: например, никак не меняется. Или сложными, учитывающими предыдущие состояния этой клетки и ее соседей. Вот и всё.

Это свойство учета состояния соседей и сделало клеточные автоматы удобным инструментом для моделирования разных явлений, где что-то куда-то распространяется - от однйо клетки к другой. А ведь электричество - именно такое явление.

Построение модели, собоственно и заключается в выборе свойств клетки и написании правил. А там уж посмотрим, как она себя поведет.


Для написания такой модели полезны не любые свойства электричества, а те, которые связаны с состояниями клеток и правилами взаимодействия между ними. Вот они:



Не так уж и мало!

Видно, что нам понадобятся, как минимум, два свойства ячеек - сопротивление и потенциал. Сопротивление мы можем указывать в Омах, потенциал - в вольтах. Диэлектрикам укажем какое-ниудь огромное сопротивление, а может даже - бесконечно большое.

Начнем с самого простого случая электрической цепи - ряда последовательно соединенных клеток. Теперь сформулируем правила на основе свойств.

Ну тут все просто - обозначим их положительными и отрицательными числами. Пусть себе взаимоуничтожаюися.

Это значит, что от клетки с большим потенциалом, он перетекает к клетке с меньшим, и наоборот. Можно сформулировать это правило так:





для каждой пары соседних клеток:
вычислить разность потеницалов между клетками
отнять разность у той клетки, у которой потенциал больше
прибавить разность к той клетке, у которой потенциал меньше

Все логично - скольков одном месте убыло, столько же в другом и прибыло. Давай тут же это проверим.








ϕ = [5,-5]     #Зададим состояние проводника в виде списка
Δϕ = ϕ[0]-ϕ[1] #Считаем разность потенциалов
print (ϕ) #Напечатаем начальное состояние проводника
print ("Разность потенциалов: ", Δϕ)
ϕ[0]=ϕ[0]-Δϕ #Вычтем разность из первой клетки
ϕ[1]=ϕ[1]+Δϕ #Прибавим разность ко второй
print (ϕ) #Напечатаем состояние проводника в результате



[5, -5]
Разность потенциалов: 10
[-5, 5]

Как тебе результат?