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Cours de physique-chimie tous niveaux

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Schémas/Figures tikz/svg pour la physique

L'idée est ici de proposer une base de schémas conçus en .svg (avec Inkscape) ou codés en tikz (extension latex). Les schémas peuvent être utilisés tels quels ou bien servir de base pour d'autres schémas.

Licence Creative Commons
Ces documents sont mis à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International (CC BY-NC-SA 4.0)

Cela peut-être aussi l'occasion pour ceux qui le souhaiteraient de se mettre à tikz, en apprenant par l'exemple.
Dans cette optique, on peut recommander la lecture du document "tikz pour l'impatient" ou de "Figures mathématiques avec tikz" ou encore les fiches de Bébert sur tikz.


Quelle est la différence entre le travail avec Inkscape et le travail en tikz ?

Inkscape est un logiciel de dessin vectoriel qui se manipule de la même façon que Paint par exemple : vous choisissez votre outil, vous dessinez, c'est plutôt simple.
L'inconvénient est qu'il est difficile de définir un formatage précis pour tous vos schémas.

En tikz, votre figure sera codée est vous obtiendrez toujours le même résultat en tapant la même ligne de code. C'est plus complexe, mais l'aspect uniformisé de tous vos schémas est intéressant : la police utilisée sera la même partout (et la même que votre document latex), l'écriture d'un vecteur donnera toujours le même rendu, ...

De mon point de vue, comparer Inskape et tikz revient à comparer Word et Latex :

  • D'un côté, l'utilisation est facile mais il est difficile d'uniformiser ses productions ;
  • De l'autre, le code peut être repoussant, mais le rendu des documents est quasi parfait.

La conversion tikz-svg et inversement est-elle possible ?

Un schéma codé avec tikz peut facilement être exporté : avec les lignes de code suivantes

%prévisualisation dessin par dessin
\usepackage[active,tightpage]{preview}
\PreviewEnvironment{tikzpicture}
\setlength\PreviewBorder{5pt}
%fin

dans votre source .tex, la compilation avec pdflatex vous produit un .pdf ou chaque page est composée d'un schéma.
Il suffit d'ouvrir le pdf avec inkscape à la bonne page pour retrouver le schéma en .svg que vous pourrez modifier ou exporter en divers formats.

Pour une conversion directe en svg, je vous conseille le site misc2svg qui vous permettra de transformer une page de votre pdf directement en svg à télécharger.

La conversion svg en code tikz est possible via un module (inkscape2tikz) du logiciel inkscape, mais le code fourni sera nettement moins lisible (et l'intérêt n'est que limité. Ce peut être intéressant lorsque vous voulez que tous vos schémas soient contenus dans le même fichier .tex. Mais la modification du schéma sera problématique.)


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Voici des petits liens pour vous repérer dans la page :

  1. Schémas tikz
  2. Schémas .svg

IMPORTANT : Pour enregistrer une image, faites un clic droit et choisissez "Enregistrez l'image sous".

Schémas tikz

Voici le code qui, placé en préambule, permet de tracer ces figures avec tikz :

%PREAMBULE
\usepackage{pgfplots}
\usepackage{tikz}
\usepackage[european resistor, european voltage, european current]{circuitikz}
\usetikzlibrary{arrows,shapes,positioning}
\usetikzlibrary{decorations.markings,decorations.pathmorphing,
decorations.pathreplacing}
\usetikzlibrary{calc,patterns,shapes.geometric}
%FIN PREAMBULE

Pour faciliter le tracé d'une figure, on peut s'aider d'un quadrillage, obtenu avec le code suivant :

\draw [help lines] (-4,-4) grid[step=0.5] (4,4) ;

Voir un quadrillage complet :

\draw [thin, gray!50] (-12,-4) grid[step=0.5] (4,4);
\draw [gray] (-12,-4) grid[step=1] (4,4);
\draw [ultra thin,gray!50] (-12,-4) grid[step=0.1] (4,4);

Outils mathématiques-divers : repères, courbes, ...

Repère

repere-plan.svg

Lignes de champ et équipotentielles

ligne-champ-equipot.svg

Fonction arctangente

arctan.svg

Sinusoïdes 1

sinusoides1.svg

Sinusoïdes 2

sinusoides2.svg

Régime pseudo-périodique

pseudo-periodique.svg

Energie potentielle efficace

courbe-Epeff.svg

Ecran d'oscilloscope

oscillo-courbes-1.svg

Courbes de Lissajous

lissajous.svg

Tourniquet

tourniquet-tp.svg
Electromagnétisme

Champ électrique créé par des charges

quadrillage-charges-champ.svg

Lignes de champ 1

lignes-de-champ.svg

Lignes de champ 2

lignes-de-champ.svg

Dipôle électrostatique

dipole.svg

Plans de symétrie et champ électrique

E-symetries.svg

Champ électrique symétrique

E-symetriques.svg

Spire

spire.svg

Sonde de teslamètre

sonde-hall.svg

Teslamètre

teslametre.svg

Tension de Hall dans une sonde

tension-hall.svg

Equipotentielles entre deux plaques chargées

equicond.svg

Dipôle de charges ponctuelles

dipole-ponct.svg

Boussole et champs magnétiques

boussole.svg

Bobine fine seule

bobine-seule.svg

Bobines de Helmoltz

bobines-helmoltz.svg

Solénoïde

solenoide.svg
Electrocinétique

On utilise ici uniquement le package circuitikz pour représenter les circuits.

Circuit électrique à trois branches

circuit1.svg

Circuit électrique à trois branches avec noeuds

circuit2.svg

Circuit électrique à cinq branches

circuit3.svg

Circuit complexe avec interrupteur

circuit4.svg

Boîte AOIP sur GBF

circuit5.svg

Circuit RC en régime sinusoïdal

circuit6.svg

Circuit RL en régime sinusoïdal

circuit-RL-sinusoidal.svg

Circuit RLC en régime sinusoïdal : tension aux bornes du condensateur

circuit-RLC-sinusoidal.svg

Circuit RLC en régime sinusoïdal : tension aux bornes de la résistance

circuit-RLC-sinusoidal-ur.svg

Filtre RC

filtre-RC.svg

Filtre RC sur GBF

filtre-RC-GBF-oscillo.svg

Quadripôle

quadripole.svg

Source dans un boîtier

source-elec-boitier.svg
Mécanique

Force centrifuge

force-centrifuge.svg

Elongation d'un ressort vertical

ressort1.svg

Régime forcé d'un oscillateur élastique vertical

ressort-moteur.svg

Enregistrement rhéographique des oscillations d'un ressort vertical

ressort-enregistrement.svg

Voici un pdf qui rassemble toutes les figures intéressantes produites avec tikz pour la mécanique :

Vous pouvez télécharger :

Thermodynamique

Expérience d'hydrostatique

hydrostat.svg

Diagramme de Clapeyron

cycle.svg
Optique

Un grand merci à Jimmy Roussel qui, en partageant son dossier de figures tikz, m'a permis de progresser. Certaines parties de codes ci-dessous sont de lui (comme le code de l'oeil, entre autres ...).

Voici les styles qui ont été définis, pour le tracé des rayons, pour la réalisation d'un oeil, ...

%double flèches
\tikzstyle double=[postaction={decorate,decoration={markings, mark=at position .5 with {\arrow[scale=1,>=stealth]{>>}}}}]

%double flèches reverse
\tikzstyle doublerev=[postaction={decorate,decoration={markings, mark=at position .5 with {\arrow[scale=1,>=stealth]{<<}}}}]

%simple flèche grande taille
\tikzstyle simplegros=[postaction={decorate,decoration={markings, mark=at position .5 with {\arrow[scale=1.5,>=stealth]{>}}}}]

%simple flèche grande taille reverse
\tikzstyle simplegrosrev=[postaction={decorate,decoration={markings, mark=at position .5 with {\arrow[scale=1.5,>=stealth]{<}}}}]

%double flèches grande taille
\tikzstyle doublegros=[postaction={decorate,decoration={markings, mark=at position .5 with {\arrow[scale=1.5,>=stealth]{>>}}}}]

%double flèche grande taille reverse
\tikzstyle doublegrosrev=[postaction={decorate,decoration={markings, mark=at position .5 with {\arrow[scale=1.5,>=stealth]{<<}}}}]

%oeil, le paramètre, indiqué entre crochet permettra de positionner l'oeil avec un shift, rotate ...
\newcommand{\oeil}[1][]
{
\draw[#1,thick,rounded corners] (-15:1)--(0,0)--(15:1);
\draw[#1] (-15:0.8) arc (-15:15:0.8);
\draw[#1,fill=black] (0:0.75) ellipse(0.05 and 0.1);
}

Microscope

microscope.svg

Lunette de Galilée

lunette-galilee.svg

Lunette astronomique

lunette-astronomique.svg

Profondeur de champ et focale

profondeur-champ-focale.svg

Profondeur de champ et distance de mise au point

profondeur-champ-mise-au-point.svg

Profondeur de champ et ouverture

profondeur-champ-ouverture.svg

Propagation dans un milieu stratifié

propagation-milieu-stratifie.svg

Miroir plan, point objet et point image

miroir-plan.svg

Espaces objet-image, réels ou virtuels

espaces-reels-virtuels.svg

Miroir concave : objet et image réels

miroir-convergent-objet-image-reels.svg

Schémas .svg

Outils mathématiques : repères, courbes, ...
caracteristique-conducteur-ohmique.svg
charge-condensateur.svg
Electromagnétisme
condensateur.svg champ-e-bis.svg disque2-coupe.svg disque2.svg
disque.svg distribution-lineique.svg distribution-surfacique.svg distribution-volumique.svg
fil-calcul-integral.svg fil-gauss.svg forces-coulomb.svg invariance-rotation.svg
invariance-translation.svg plan-antisymetrie.svg plan-symetrie.svg sphere.svg
surface-orient.svg symetrie-fil.svg torsion-coulomb.svg travail-coulomb.svg
lignechamp-equipot.svg deplacement-dipole.svg eau-moment-dipolaire.svg equilibre-dipole.svg
forces-sur-dipole.svg dipole-cerceau-charge.svg condensateur-dipole.svg interaction-moment-dipolaire.svg
champ-condensateur-plan.svg champ-surface-conducteur.svg conducteur-et-champ.svg pointe.svg
capacite-condensateur-plan.svg biot-savart.svg force-lorentz.svg ligne-champ-aimant.svg
solenoide.svg spire-circulaire-TD-bis.svg spire-magnetique.svg ligne-champ-dipole-mag.svg
conducteur-cylindrique.svg courant-conducteur.svg effet-hall-0.svg ex-hall.svg

Electrocinétique
circuit.svg diviseur-courant.svg diviseur-tension.svg millman.svg
generateur.svg tdec1-2.svg tdec1-8.svg tdec1-10.svg
tdec1-11.svg