Python 为什么三维箭图的箭头指向错误的方向？

我一直在为研究建立磁场模型。下面的代码允许我计算任意给定点（x，y，z）的正确字段值；然而，当我通过代码传递一个

np.meshgrid

对象时，结果开始变得不可靠

这是我的代码：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import axes3d


def normal_vector(u):
    return u/np.linalg.norm(u)
class Path:
    """
    This defines the Path class which allows for the calculations of the magnetic field.
    """

    def __init__(self, xs, ys, zs):
        self.points = zip(*[xs, ys, zs])  # defines the points
        self.x = xs
        self.y = ys
        self.z = zs
        self.path_vectors = [(self.points[i + 1][0] - self.points[i][0],
                              self.points[i + 1][1] - self.points[i][1],
                              self.points[i + 1][2] - self.points[i][2]) for i in range(len(self.x) - 1)]
    def get_length(self):
        """
        Calculates the path length
        :return: returns float length
        """
        return sum([np.sqrt(((self.x[i + 1] - self.x[i]) ** 2) + ((self.y[i + 1] - self.y[i]) ** 2) + (
                (self.z[i + 1] - self.z[i]) ** 2)) for i in
                    range(len(self.x) - 1)])

    def get_magnetlic_function(self,axes,current=1.0,magnetic_constant = 1.25663706212e-6):
        magnetic_parameter = (current*magnetic_constant)/(4*np.pi)
        field_function = lambda x,y,z: sum([magnetic_parameter*np.cross(self.path_vectors[j],normal_vector(np.stack([x-self.x[j],y-self.y[j],z-self.z[j]],axis=-1)))/(np.linalg.norm(np.stack([x-self.x[j],y-self.y[j],z-self.z[j]],axis=-1))**2) for j in range(len(self.x)-1)]).swapaxes(0,-1)
        return field_function

n = 200
r = 1
h = 5
grid_x,grid_y,grid_z = np.meshgrid(np.linspace(-10,10,5),
                    np.linspace(-10,10,5),
                    np.linspace(-10,10,5))
c = h / (2 * n * np.pi)
t = np.linspace(0,2*np.pi, 5000)
xp = 3*np.cos(t)
yp = 3*np.sin(t)
zp = 0*t
p = Path(list(xp), list(yp), list(zp))
func = p.get_magnetlic_function([grid_x,grid_y,grid_z])
u,v,w = func(grid_x,grid_y,grid_z)
r = np.sqrt(u**2+v**2+w**2)
print func(-10.0,00.0,0.0)
ax1 = plt.subplot(111,projection='3d')
ax1.plot(xp,yp,zp,'r-')
ax1.plot([-10],[0],[0],'ro')
ax1.quiver(grid_x,grid_y,grid_z,u/r,v/r,w/r,length=1)
plt.show()

正如底部附近清楚显示的，如果运行代码，则-10.0,00.0,0.0处的向量方向与打印的值不同。为什么？ 从代码中，我在这里接收到箭袋图：

它应该是这样的：

---

当试图找出电流分布所引起的磁场时，我发现考虑成对的相互作用通常更清楚（尽管<代码> lambda < /Case>函数远大于python）。考虑这种方法

类路径：
# ...
def磁功能（自、x、y、z，电流=1.0，磁常数=1.25663706212e-6）：
磁参数=电流*磁常数/（4*np.pi）
s=x.shape
res=np.zero（（s[0]，s[1]，s[2]，3））
对于范围（s[0]）内的i：
对于范围（s[1]）内的j：
对于范围（s[2]）内的k：
对于枚举（zip（self.x，self.y，self.z））中的idx（xc，yc，zc）：
res[i，j，k，：]+=mag_param*\
np.cross（自路径_向量[idx]，[x[i，j，k]-xc，
y[i，j，k]-yc，z[i，j，k]-zc]）/\
np.linalg.norm（[x[i，j，k]-xc，y[i，j，k]-yc，
z[i，j，k]-zc]**2
返回res[：，：，：，0]，res[：，：，：，1]，res[：，：，：，2]
#...
u、 v，w=p.mag_func（网格x，网格y，网格z）
r=np.sqrt（u**2+v**2+w**2）
ax1=plt.子地块（111，投影=3d'）
ax1.绘图（xp，yp，zp，'r-'）
ax1.箭袋（栅格x、栅格y、栅格z、u/r、v/r、w/r、长度=1）
plt.show（）

这将给

这是载流导线周围磁场的正确表示

---

至于为什么

lambda

首先不起作用的问题，我认为这是由于通过

np.meshgrid

创建了网格，因此外部

sum

的总和超过了它应该得到的点数。以上述方式迭代可以解决该问题。可以使用

lambda

函数，但我认为您仍然需要按照所示的方式迭代

grid\u x

、

grid\u y

、和

grid\u z

。

我的答案是否更符合您的要求？如果我提供一个演示，演示如何使用

np.meshgrid

正确使用

lambda

函数，会更好吗？答案很好！谢谢你的帮助！事实证明，numpy数组在lambda函数中变得非常不稳定。如果您有时间的话，我也希望看到您在lambda上的实现！