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Elektrostatische Pulverbeschichtung
AFB IFahrradrahmen werden nicht lackiert, sondern pulverbeschichtet. In einer Sprühpistole nimmt jedes Pulverteilchen auf dem Weg durch eine Ladeeinrichtung zusätzliche Elektronen auf. Der Rahmen selbst ist über ein Kabel mit der Erde verbunden. Die Pulverwolke legt sich dadurch von selbst um den Rahmen — auch auf die Rückseite (Material M1).
M1Pulverbeschichtungsanlage — vereinfachter Aufbau
Die Pulverteilchen tragen alle gleichnamige Ladung; das Werkstück ist über die Erdung mit einem sehr großen Ladungsreservoir verbunden.
- Beschreiben Sie, wie ein Pulverteilchen in der Ladeeinrichtung negativ geladen wird, und geben Sie an, was dabei mit der Gesamtladung des Systems aus Ladeeinrichtung und Pulverteilchen geschieht.
- Ein Pulverteilchen trägt \(n = 3{,}0 \cdot 10^{6}\) Überschusselektronen. Berechnen Sie die Ladung \(Q\) dieses Teilchens.
- Die Pulverwolke wird auf dem Weg zum Werkstück breiter. Erklären Sie diese Beobachtung mithilfe der Ladungsregel.
Hinweis zu Aufgabe a)
Aufladen heißt nie „Ladung erzeugen“, sondern immer „Ladungsträger verschieben“. Frage dich: Woher kommen die Elektronen, die das Teilchen aufnimmt — und was bleibt dort zurück?Der Operator „geben Sie an“ verlangt nur die Nennung des Ergebnisses, hier also die Aussage der Ladungserhaltung.
Hinweis zu Aufgabe b)
Hier gilt die Quantelung: \(Q = n \cdot e\). Achte auf das Vorzeichen — Überschusselektronen.
Hinweis zu Aufgabe c)
Betrachte zwei benachbarte Teilchen in der Wolke: Sie tragen dieselbe Ladungsart.„Erklären“ verlangt eine Ursache-Wirkungs-Kette mit Bezug auf ein Gesetz — hier auf die Ladungsregel.