Jõud 3,2·10-4N mõjutab laetud kondensaatoris pisikest, 1,6·10-10C laenguga vedelikutilka. Kui suur on elektrivälja tugevus?
Lihtne küsimus, nn ühe valemi ülesanne.
E=F/q=3,2·10-4N/1,6·10-10C=2·106V/m
Keerukam on vastata lisaküsimustele, mis peavad paratamatult kerkima:
1) Miks küsitakse just sellise laengu ja jõu kohta? Hea küsimus! Võib-olla selle pärast, et just praegu koguvad miljardid tinditilgad (umbes antud laenguga) elektriväljas (umbes arvutatud tugevusega) kiirust või muudavad liikumsisuunda (umbes nimetatud jõu toimel). Nii loovad meile pilte ja dokumente tindiprinterid.
2) Kust ilmub välja elektrivälja tugevuse ühik, volti meetri kohta (V/m)? Väga hea küsimus! Tõesti, kui vaadata arvutust, siis sealt tuleb välja ühik njuutonit kuloni kohta (N/C). Samas on igaühele, kes umbeski teab mismoodi elektrivälja tekitatakse, mis ühik on volt ja kuidas elektriväli laetud osakeste või laenguga kehade liigutamisel töötab, selge, et V/m kohta on hea ühik. Ja ikkagi peab olema võimalik need erinevad ühikud ka pliiatsiga paberil sehkendades üksteiseks teisendada. Võib-olla oleks veel parem mõlemad üle viia SI põhiühikutele. Dimensioonavaldis peab tulema sama, ükskõik kummast otsast (V/m või N/C) alustada. Tasub proovida, sest see õpetab mehaanika ja elektromagnetismi vahel seoseid nägema.
3) Kas kaks miljonit volti meetri kohta on suur väljatugevus? Raske öelda. Kui meile oleks antud näiteks pikkus, siis igapäevasest kogemusest julgeks kohe arvata, et sentimeeter on lühike, meeter on pikk. Kilomeeter on veel pikem, millimeeter on veel lühem. Kuigi see on teatud määral suhteline, siis pikkust (ka aega, massi, isegi ruumala ja pindala) on võimalik subjektiivselt hinnata, kui jääda mikromeetrist üles- ja valgusaastast allapoole. Väljatugevus... Tõesti raske ette kujutada, aga võiks hinnata teada-tuntud pingete kaudu.
Kui sülearvuti aku pinge on näiteks umbes 20V, siis saaks sellega tekitada kondensaatoris, mille plaatide vahe on 1m, elektrivälja tugevuse 20V/m. Muidugi ei ole sellisel kondensaatoril mingit mõtet. Kondensaatori plaatide vahe peab olema väike, näiteks 1mm. Siis on väljatugevus 20kV/m.
4) Kuidas tindiprinter tilkadest pildi teeb? OK, see on hea küsimus, aga elu on alati keerulisem kui füüsika ülesanne.
Võimalik, et sinu mitte-just-väga-odav tindiprinter liigutab prindipead lehe kohal ja tekitab termiliselt või piesoelektriliselt just sobivatel hetkedel tinditilga. Tilkade läbimõõt on tavaliselt alla 100 mikromeetri ja et vähegi vastuvõetava ajaga pilt valmis saada, tuleb tekitada vähemalt 3000 tilka sekundis. Parem oleks üle 6000 sekundis igast avast ja trükipeas võiks olla näiteks 400 ava.
Võimalik, et sinu oh-see polegi-nii-kallis tindiprinter liigutab prindipead paberi kohal ja tekitab pideva tinditilkade joa. Osa neist tilkadest on laetud. Laadimata tilgad paberini ei jõua ja lähevad kõik taaskasutusse. Laetud tilgad suunatakse elektrivälja abil teelt kõrvale just sellel hetkel ja just selles koguses, mis on vajalik pildi loomiseks. Ülejäänud laetud tilgad lähevad samuti taaskasutusse.
5) Miks on tindiprinterid odavamad kui laserprinterid? See ei ole füüsikatunni küsimus. Asi on ärimudelis. Tindiprintereid müüakse odavalt, aga nende pidamine, varustamine tindikassettidega ja teinekord isegi sobiva paberiga, on sellevõrra kallim. Täpsemat seletust tasuks küsida majandusõpetuse tunnis.