磁力点 · 原理与代码
磁针阵列显示多磁极叠加的磁场与磁感线。
运行逻辑
访问 `/physics/magnet` 时,DemoHost 按 registry 的 `mod: 'kit-physics'` 懒加载 `demos/kits/kit-physics.js`,调用 `mount(host, { variant: 'magnet' })`。 mount 把 variant 解析为家族 `magnet`,`withControls` 生成控件面板(6 个预设 + 参数滑块)。 `createCanvasStage` 创建 `<canvas>`(HiDPI 上限 2×、ResizeObserver 自适应)和右侧信息面板。 家族的 `build(S)` 初始化本 demo 的状态并返回每帧回调。 每个 `requestAnimationFrame`:读取控件值,按速度缩放模拟时钟(dt 上限 50 ms),执行帧回调绘制;返回的读数写入信息面板。 改变参数:颜色/速度/大小等即时生效,需要重建的参数触发重新挂载;离开页面时取消 rAF、移除监听并释放资源。
运行环境
Canvas 2D: 2D 画布绘图; requestAnimationFrame: 与屏幕刷新同步的动画循环; ResizeObserver: 画布随容器尺寸自适应; Pointer Events: 鼠标/触摸/触控笔统一事件; devicePixelRatio: HiDPI 清晰渲染(上限 2×) · react 18.3.1, react-router-dom 6.30.6, vite 5.4.21
引入的组件与依赖
react 18.3.1
引入的组件函数
withControls — 把演示包进统一控制面板(预设按钮、参数滑块、重置),参数变化时热更新或重挂载; paramsFromSpec — 把 spec(颜色/速度/大小/数量/额外参数)转换成控制面板参数定义; createCanvasStage — 共享 Canvas 2D 舞台:画布 + 信息面板、HiDPI、单一 rAF 循环、指针状态、自动演示指针; rng — 可复现的伪随机数生成器(同一种子结果相同); hexRgb — 颜色字符串 → [r, g, b]; rgba — 生成 rgba() 颜色字符串; clamp — 把数值限制在区间内; TAU — 常量 2π; fmt — 数字格式化(固定小数位); F — 公式块 HTML; S.clear — 用背景色清屏(可半透明做拖尾); S.get — 读取当前控件参数; S.onFrame — 注册每帧回调,返回值进入信息面板读数; ctx.beginPath() — 开始一条新路径; ctx.moveTo() — 移动画笔起点(不画线); ctx.lineTo() — 直线连到指定点; ctx.stroke() — 描边当前路径; ctx.fillRect() — 填充矩形; ctx.arc() — 画圆弧/圆(圆心、半径、起止角); ctx.fill() — 填充当前路径; ctx.fillText() — 绘制填充文字
本 demo 代码
frontend/src/demos/kits/kit-physics.js: FAM.magnet (L521-L556)
代码解释
L523-523: 控件定义(颜色/速度/大小/数量/额外参数):磁针颜色、磁针长度、磁极数、磁场强度、指针为同极(斥力)、显示示踪粒子。 L524-524: 预设按钮:名称 → 参数覆盖值(6 个:弱磁、强磁、斥力、吸力、多点、少点)。 L525-533: 信息面板内容:实时读数行 rows(v)、公式、说明、参数、步骤。 L534-555: 初始化函数:建立状态并返回每帧回调:用 Canvas 2D 的 `beginPath`, `moveTo`, `lineTo`, `stroke`, `fillRect`, `arc` … 绘制;数学计算用到 `Math.round`, `Math.cos`, `Math.sin`, `Math.hypot`, `Math.max`, `Math.atan2`;返回读数 `k`, `B`, `ang`, `Bmax`, `str`, `rep`, `np` 给信息面板。
原理
二维点磁荷:B(p) = Σᵢ qᵢ·(p − cᵢ) / |p − cᵢ|² 磁针方向 = B̂ = B / |B|,长度/亮度 ∝ log(1 + |B|) 示踪粒子:p ← p + v₀·B̂·Δt(沿场线前进) 小磁针(指南针)总会转到和当地磁场平行的方向。画面里布满磁针,就能“看见”看不见的磁场。 每个磁极按距离衰减地产生磁场,N 极(红)向外发出、S 极(蓝)向内收拢,多个磁极的场直接 矢量相加 。示踪粒子沿着磁场方向前进,描出 磁感线 。 指针本身也是一个磁极,移动它看磁针集体转向;“同极”开关会把指针变成与 N 极同号。