Wie zeichnet man in TikZ einen Bereich mit ungleichmäßigem elektrischen Feld?

Question

So zeichnen Sie dieses Diagramm in TikZ?

Es tut mir leid, dass ich hier kein Minimalbeispiel anführe, denn ich stecke von Anfang an völlig fest. Ich kann für viele Teilprobleme, die bei meinen Versuchen aufgetreten sind, keine Lösung finden. Hier sind die schwierigsten:

1. Die geschwungenen Linien:Sie sollten eindeutig denselben Mittelpunkt haben, aber wenn ich diesen Mittelpunkt verwende, ist die Höhe des Bildes extrem groß und passt nicht auf die Seite. Wenn ich verwende arc, kann ich die unnötig große Höhe vermeiden, aber es ist zu schwierig, die Bögen konzentrisch zu machen.
2. Die Bezeichnungen für den rechten Winkel:Ich habe eine Lösung gefunden: Zeichnen Sie ein kleines Quadrat, das die gestrichelte Linie und die Kurven als zwei Seiten hat. Natürlich kann ich das \pichier nicht verwenden (oder doch?). Aber hier gibt es 8 solcher Quadrate, also würde das Zeichnen einer so großen Anzahl von Quadraten meinen Code extrem lang machen, was mir nicht gefällt.
3. Die gebogenen Pfeile:Ich denke , ines outist gut, aber es ist zu schwer für mich, die Koordinaten und die Tangentialwinkel zu finden. Ich bin nicht „sensibel“ controlsgenug, um die Kontrollpunkte zu finden.

Könnt ihr mir helfen? Vielen Dank im Voraus!

Answer 1

Meiner Meinung nach kann man durch Anpassen der Lockerheit vernünftige Ergebnisse erzielen. (Und Sie können die Symbole für den rechten Winkel in einer Schleife zeichnen.)

\documentclass[tikz,border=3.14mm]{standalone}
\usetikzlibrary{arrows.meta,bending}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}[scale=1.5,font=\sffamily]
 \begin{scope}
 \path[preaction={draw,thick},clip] (-4,3) rectangle (4,8);
 \foreach \Y [count=\Z,evaluate=\Z as \Voltage using {int(440-\Z*40)}] in {1.2,1.4,...,2.2}
  {\draw (0,0) circle ({exp(\Y)});
  \node[rotate=-22.5,fill=white] at (67.5:{exp(\Y)}){\Voltage~V};}
 \foreach \X in {60,75,...,120}
  {\draw[dashed] (0,0) -- ++ (\X:10);
  \foreach \Y in {1.2,1.4,...,2.2}
  {\draw  ({\X-10/exp(\Y)}:{exp(\Y)}) -- ({\X-10/exp(\Y)}:{exp(\Y)+0.2})
  -- ({\X}:{exp(\Y)+0.2});}}
 \end{scope} 
 \draw[thick,-{Stealth[length=2mm,bend]}] (-5.5,5.5) -- (-4,5.5) 
  to[out=0,in=-110] (0.5,8.5) node[right]{A};
 \draw[thick,-{Stealth[length=2mm,bend]}] (-5.5,5.5) -- (-4,5.5) 
  to[out=0,in=-105,looseness=1.3] (75:8.7) node[right]{B};
 \draw[thick,-{Stealth[length=2mm,bend]}] (-5.5,5.5) -- (-4,5.5) 
  to[out=0,in=95,looseness=0.8] (90:2.7) node[left]{C};
 \draw[thick,-{Stealth[length=2mm,bend]}] (-5.5,5.5) -- (-4,5.5) 
  to[out=0,in=75,looseness=1.5] (75:2.7) node[right]{D};
 \draw[thick,{Circle}-{Stealth[length=2mm,bend]}] (-5.5,5.5) -- (-4.5,5.5)
 node[midway,above]{$v$} node[midway,below,align=center]{charged\\ particle};
\end{tikzpicture}
\end{document}

Ich weiß nicht, wie inhomogen Dein Feld ist. Man könnte die Kreise durchaus auch nach dem Coulombschen Gesetz zeichnen.

\documentclass[tikz,border=3.14mm]{standalone}
\usetikzlibrary{arrows.meta,bending}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}[scale=1.5,font=\sffamily]
 \begin{scope}
  \path[preaction={draw,thick},clip] (-4,3) rectangle (4,8);
  \foreach \Voltage in {440,400,...,200}
  {\draw (0,0) circle ({4*(400/\Voltage)});
  \node[rotate=-22.5,fill=white] at (67.5:{4*(400/\Voltage)}){\Voltage~V};}
 \foreach \X in {60,75,...,120}
  {\draw[dashed] (0,0) -- ++ (\X:10);
  \foreach \Voltage in {440,400,...,200}
  {\draw  ({\X-2*\Voltage/400}:{4*(400/\Voltage)}) --
  ({\X-2*\Voltage/400)}:{4*(400/\Voltage)+0.15})
  -- ({\X}:{4*(400/\Voltage)+0.15});}}
 \end{scope} 
 \draw[thick,-{Stealth[length=2mm,bend]}] (-5.5,5.5) -- (-4,5.5) 
  to[out=0,in=-110] (0.5,8.5) node[right]{A};
 \draw[thick,-{Stealth[length=2mm,bend]}] (-5.5,5.5) -- (-4,5.5) 
  to[out=0,in=-105,looseness=1.3] (75:8.7) node[right]{B};
 \draw[thick,-{Stealth[length=2mm,bend]}] (-5.5,5.5) -- (-4,5.5) 
  to[out=0,in=95,looseness=0.8] (90:2.7) node[left]{C};
 \draw[thick,-{Stealth[length=2mm,bend]}] (-5.5,5.5) -- (-4,5.5) 
  to[out=0,in=75,looseness=1.5] (75:2.7) node[right]{D};
 \draw[thick,{Circle}-{Stealth[length=2mm,bend]}] (-5.5,5.5) -- (-4.5,5.5)
 node[midway,above]{$v$} node[midway,below,align=center]{charged\\ particle};
\end{tikzpicture}
\end{document}