что это такое, как их определить и запомнить

Среди терминов в электрике встречаются такие понятия как анод и катод. Это касается источников питания, гальваники, химии и физики. Термин встречается также в вакуумной и полупроводниковой электронике. Им обозначают выводы или контакты устройств и каким электрическим знаком они обладают. В этой статье мы расскажем, что это такое анод и катод, а также как определить где они находятся в электролизере, диоде и у батарейки, что из них плюс, а что минус.

Электрохимия и гальваника

В электрохимии есть два основных раздела:

1. Гальванические элементы – производство электричества за счет химической реакции. К таким элементам относятся батарейки и аккумуляторы. Их часто называют химическими источниками тока.
2. Электролиз – воздействие на химическую реакцию электроэнергией, простыми словами – с помощью источника питания запускается какая-то реакция.

Рассмотрим окислительно-восстановительную реакцию в гальваническом элементе, тогда какие процессы протекают на его электродах?

• Анод – электрод на котором наблюдается окислительная реакция, то есть он отдаёт электроны. Электрод, на котором происходит окислительная реакция – называется восстановителем.
• Катод – электрод на котором протекает восстановительная реакция, то есть он принимает электроны. Электрод, на котором происходит восстановительная реакция – называется окислителем.

Отсюда возникает вопрос – где плюс, а где минус у батарейки? Исходя из определения, у гальванического элемента анод отдаёт электроны.

Важно! В ГОСТ 15596-82 дано официальное определение названий выводов химических источников тока, если кратко, то плюс на катоде, а минус на аноде.

В данном случае рассматривается протекание электрического тока по проводнику внешней цепи от окислителя (катода) к восстановителю (аноду). Так как электроны в цепи текут от минуса к плюсу, а электрический ток наоборот, тогда катод – это плюс, а анод – это минус.

Внимание: ток всегда втекает в анод!

Или то же самое на схеме:

Процесс электролиза или зарядки аккумулятора

Эти процессы похожи и обратны гальваническому элементу, поскольку здесь не энергия поступает за счет химической реакции, а наоборот – химическая реакция происходит за счет внешнего источника электричества.

В этом случае плюс источника питания всё также называется катодом, а минус анодом. Зато контакты заряжаемого гальванического элемента или электроды электролизера уже будут носить противоположные названия, давайте разберемся почему!

Важно! При разряде гальванического элемента анод – минус, катод – плюс, при зарядке наоборот.

Так как ток от плюсового вывода источника питания поступает на плюсовой вывод аккумулятора – последний уже не может быть катодом. Ссылаясь на вышесказанное можно сделать вывод, что в этом случае электроды аккумулятора при зарядке условно меняются местами.

Тогда через электрод заряжаемого гальванического элемента, в который втекает электрический ток, называют анодом. Получается, что при зарядке у аккумулятора плюс становится анодом, а минус катодом.

Гальванотехника

Процессы осаждения металлов в результате химической реакции под воздействием электрического тока (при электролизе) называют гальванотехникой. Таким образом мир получил посеребренные, золоченные, хромированные или покрытые другими металлами украшения и детали. Этот процесс используют как в декоративных, так и в прикладных целях – для улучшения стойкости к коррозии различных узлов и агрегатов механизмов.

Принцип действия установок для нанесения гальванического покрытия лежит в использовании растворов солей элементов, которыми будут покрывать деталь, в качестве электролита.

В гальванике анод также является электродом, к которому подключаются плюсовой вывод источника питания, соответственно катод в этом случае – это минус. При этом металл осаждается (восстанавливается) на минусовом электроде (реакция восстановления). То есть если вы хотите сделать позолоченное кольцо своими руками – подключите к нему минусовой вывод блока питания и поместите в ёмкость с соответствующим раствором.

В электронике

Электроды или ножки полупроводниковых и вакуумных электронных приборов тоже часто называют анодом и катодом. Рассмотрим условное графическое обозначение полупроводникового диода на схеме:

Как мы видим, анод у диода подключается к плюсу батареи. Он так называется по той же причине – в этот вывод у диода в любом случае втекает ток. На реальном элементе на катоде есть маркировка в виде полосы или точки.

У светодиода аналогично. На 5 мм светодиодах внутренности видны через колбу. Та половина, что больше – это катод.

Также обстоит ситуация и с тиристором, назначение выводов и «однополярное» применение этих трёхногих компонентов делают его управляемым диодом:

У вакуумного диода анод тоже подключается к плюсу, а катод к минусу, что изображено на схеме ниже. Хотя при приложении обратного напряжения – названия этих элементов не изменятся, несмотря на протекание электрического тока в обратном направлении, пусть и незначительного.

С пассивными элементами, такими как конденсаторы и резисторы дело обстоит иначе. У резистора не выделяют отдельно катод и анод, ток в нём может протекать в любом направлении. Вы можете дать любые названия его выводам, в зависимости от ситуации и рассматриваемой схемы. У обычных неполярных конденсаторов также. Реже такое разделение по названиям контактов наблюдается в электролитических конденсаторах.

Заключение

Итак, подведем итоги, ответив на вопрос: как запомнить где плюс, где минус у катода с анодом? Есть удобное мнемоническое правило для электролиза, заряда аккумуляторов, гальваники и полупроводниковых приборов. У этих слов с аналогичными названиями одинаковое количество букв, что проиллюстрировано ниже:

Во всех перечисленных случаях ток вытекает из катода, а втекает в анод.

Пусть вас не собьёт с толку путаница: «почему у аккумулятора катод положительный, а когда его заряжают – он становится отрицательным?». Помните у всех элементов электроники, а также электролизеров и в гальванике – в общем у всех потребителей энергии анодом называют вывод, подключаемый к плюсу. На этом отличия заканчиваются, теперь вам проще разобраться что плюс, что минус между выводами элементов и устройств.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме статьи:

Теперь вы знаете, что такое анод и катод, а также как запомнить их достаточно быстро. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Материалы по теме:

Анод, катод, положительный и отрицательный: основы химии батарей

04 мая 2020г.

В последнее время были совершены важные открытия в области аккумуляторных батарей (иногда называемых вторичными элементами), и большую часть этой работы можно отнести к разработке электромобилей. Эта работа помогла получить Нобелевскую химическую премию 2019 года за разработку литий-ионных аккумуляторов. Следовательно, термины «анод», «катод», «положительный» и «отрицательный» приобрели все большую важность.

В статьях о новых батарейных электродах и станциях циклирования батарей часто используются названия анод и катод без указания того, разряжается ли батарея или заряжается. Термины анод, катод, положительный и отрицательный не являются синонимами, их иногда можно спутать, что может привести к ошибкам.

Цель этой статьи — прояснить и четко определить эти разные термины.

Реакции окисления и восстановления

Реакция окисления является электрохимической реакцией, которая производит электроны. Электрохимическая реакция, которая происходит на отрицательном элементе цинкового электрода никель-цинковой батареи во время разряда:

 

Zn + 4OH^— → Zn (OH) ^2-₄ + 2e^—
 

реакция окисления. Окисление — это потеря электронов.

Реакция восстановления — это электрохимическая реакция, которая потребляет электроны. Электрохимическая реакция, происходящая на положительной стороне литий-ионного аккумулятора во время разряда:
 

Li₁ — _xCoO₂ + XLI⁺+ Xe^— → LiCoO₂
 

является реакцией восстановления. Сокращение — это выигрыш электронов.

Анод, катод

• Анод — это электрод, в котором происходит реакция окисления. Потенциал анода, через который протекает ток, выше его равновесного потенциала: E
  a (I)> E_{^{I = 0}} (рис. 1).
• Катод — это электрод, в котором происходит реакция восстановления. Потенциал катода, через который протекает ток, ниже его равновесного потенциала: E_c (I) < E_{I = 0} (рис. 1).

Рис.1: (E

_I≠0−E_I=0) I > 0

Положительные и отрицательные электроды

Два электрода батареи или аккумулятора имеют разные потенциалы. Электрод с более высоким потенциалом упоминается как положительный, электрод с более низким потенциалом упоминается как отрицательный. Электродвижущая сила, эдс в V батареи — это разность потенциалов положительного и отрицательного электродов, когда батарея не работает.

Исследуя батарею

Разряд батареи

Во время разряда напряжение элемента U, разность между положительным и отрицательным, уменьшается (рис. 2, 3).

• Потенциал положительного электрода E⁺_I≠0 становится меньше его значения в состоянии покоя E⁺_{I = 0} : E⁺_I≠0  → положительный электрод является катодом.
• Потенциал отрицательного электрода E^—_I≠0 становится больше его значения в состоянии покоя E^—_I=0 : E^—_I>0 > E^—_I=0 → отрицательный электрод является анодом.

Рис. 2: Разряд и заряд батареи: слева — потенциальное изменение положительного и отрицательного электродов; справа — изменение напряжения батареи

Зарядка аккумулятора

Во время зарядки напряжение элемента U, разность между положительным и отрицательным, увеличивается (рис. 2, 3).

• Потенциал положительного электрода E⁺_I≠0 становится больше его значения в состоянии покоя E⁺_I=0 : E⁺_I>0 > E⁺_I=0 → положительный электрод является анодом.
• Потенциал отрицательного электрода E^—_I≠0 становится меньше его значения в состоянии покоя E^—_I=0 : E^—_I<0  < E^—_I=0 → отрицательный электрод является катодом.

Рис. 3: Разрядка / зарядка вторичной батареи, представленной в виде электрохимической ячейки, с электронами и направлением тока.

Вывод

При обычном использовании перезаряжаемой батареи потенциал положительного электрода как при разряде, так и при перезарядке остается больше, чем потенциал отрицательного электрода. С другой стороны, роль каждого электрода переключается во время цикла разрядки / зарядки.

• Во время разряда положительным является катод, отрицательным является анод.
• Во время заряда положительным является анод, отрицательным является катод. 

Тексты, описывающие аккумуляторные аноды или катоды, безусловно, косвенно рассматривают случай разряда, что является неполным предсталением о процессах, происходящих внутри вторичного элемента.

Поделиться в соцсетях:

Анод — это… Что такое Анод?

Ано́д (др.-греч. ἄνοδος — движение вверх) — электрод некоторого прибора, присоединённый к положительному полюсу источника питания. Электрический потенциал анода положителен по отношению к потенциалу катода.

Анод в электрохимии

При процессах электролиза (получение элементов из солевых растворов и расплавов под действием постоянного электрического тока), анод — электрически положительный полюс, на нём происходят окислительно-восстановительные реакции (окисление), результатом которых, в определённых условиях, может быть разрушение (растворение) анода, что используется, к примеру, при электрорафинировании металлов.

Аноды — множественное число слова «анод»; эта форма применяется преимущественно в металлургии, где применяются аноды для гальваники, используемые для нанесения на поверхность изделия слоя металла электрохимическим способом, либо для электрорафинирования, где металл с примесями растворяется на аноде и осаждается в очищенном виде на катоде. Основное распространение получили аноды из цинка (бывают сферические, литые и катаные, чаще используются последние), никеля, меди (среди которых отдельно выделяют медно-фосфористые, марки АМФ), кадмия (применение которых сокращается из-за экологической вредности), бронзы, олова (применяются при производстве печатных плат в радиоэлектронной промышленности), сплава свинца и сурьмы, серебра, золота и платины. Аноды из недрагоценных металлов применяются для повышения коррозионной стойкости, повышения эстетических свойств предметов и др. целей. Аноды из драгоценных металлов применяются гальваническим производством для повышения электропроводности изделий и др.

Анод в вакуумных электронных приборах

В вакуумных электронных приборах анод — электрод, который притягивает к себе летящие электроны, испущенные катодом. В электронных лампах и рентгеновских трубках конструкция анода такова, что он полностью поглощает электроны. А в электронно-лучевых приборах анод является элементом электронной пушки. Он поглощает лишь часть летящих электронов, формируя после себя электронный луч.

Анод у полупроводниковых приборов

Электрод полупроводникового прибора (диода, тиристора), подключённый к положительному полюсу источника тока, когда прибор открыт (то есть имеет маленькое сопротивление), называют анодом, подключённый к отрицательному полюсу — катодом.

Знак анода и катода

В литературе встречается различное обозначение знака анода — «+» или «-», что определяется, в частности, особенностями рассматриваемых процессов.

В электрохимии принято считать, что катод — электрод, на котором происходит процесс восстановления, а анод — тот, где протекает окисление^[1]. При работе электролизера (например, при рафинировании меди) внешний источник тока обеспечивает на одном из электродов избыток электронов (отрицательный заряд), здесь происходит восстановление металла, это катод. На другом электроде обеспечивается недостаток электронов и окисление металла, это анод.

В то же время при работе гальванического элемента (к примеру, медно-цинкового), избыток электронов (и отрицательный заряд) на одном из электродов обеспечивается не внешним источником тока, а собственно реакцией окисления металла (растворения цинка), то есть здесь отрицательным, если следовать приведённому определению, будет уже анод. Электроны, проходя через внешнюю цепь, расходуются на протекание реакции восстановления (меди), то есть катодом будет являться положительный электрод.

В соответствии с таким толкованием, для аккумулятора анод и катод меняются местами в зависимости от направления тока внутри аккумулятора^[2][3].

В электротехнике анод — положительный электрод, ток течет от анода к катоду, электроны, соответственно, наоборот.

См. также

Литература

1. ↑ Антропов Л. И. Теоретическая электрохимия : Учеб. для хим.-технолог. спец. вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М. : Высш. шк., 1984. — С. 13.
2. ↑ Левин А. И. Теоретические основы электрохимии. — М.: Металлургиздат, 1963. — С. 131.
3. ↑ Справочник по электрохимии / Под ред. А. М. Сухотина. — Л. : Химия, 1981. — С. 405.

Ссылки

Что такое анод и катод, в чем их практическое применение

Анод и катод известны многим людям, даже тем, которые не связаны с электрикой или электроникой. Катод это электрод, имеющий отрицательный заряд, а анод заряжен положительно. Чтобы это легко и быстро запомнить, есть одно правило. В слове «катод» пять букв, также как и в слове «минус», а «анод» – четыре буквы, аналогично слову «плюс». Катоды и аноды используются для электролиза, в том числе для получения многих металлов, например алюминия. Они нашли широкое применения в современной промышленности, электроники и других сферах.

В статье будет подробно рассказано о том, что такое Анод и катод, а также для чего именно они нужны и какие физические законы за ними стоят. В качестве дополнения, настоящая статья имеет два ролика и статью, которую можно скачать по ссылке.

Анод и катод

Процессы, протекающие при электролизе

Электролиз получил широкое распространение в металлургии цветных металлов и в ряде химических производств. Такие металлы, как алюминий, цинк, магний, получают главным образом путем электролиза. Кроме того, электролиз используется для рафинирования (очистки) меди, никеля, свинца, а также для получения водорода, кислорода, хлора и ряда других химических веществ.

Сущность электролиза заключается в выделении из электролита при протекании через электролитическую ванну постоянного тока частиц вещества и осаждении их на погруженных в ванну электродах (электроэкстракция) или в переносе веществ с одного электрода через электролит на другой (электролитическое рафинирование). В обоих случаях цель процессов – получение возможно более чистых незагрязненных примесями веществ.

Любой электровакуумный прибор имеет электрод, предназначенный для испускания (эмиссии) электронов. Этот электрод называется катодом. Электрод, предназначенный для приема эмиттированных катодом электронов, называется анодом. На анод подают более высокий и положительный относительно катода потенциал.

В отличие от электронной электропроводности металлов в электролитах (растворах солей, кислот и оснований в воде и в некоторых других растворителях, а также в расплавленных соединениях) наблюдается ионная электропроводность. Электролиты являются проводниками второго рода. В этих растворах и расплавах имеет место электролитическая диссоциация – распад на положительно и отрицательно заряженные ионы.

Химия электролиза.

Если в сосуд с электролитом – электролизер поместить электроды, присоединенные к электрическому источнику энергии, то в нем начнет протекать ионный ток, причем положительно заряженные ионы – катионы будут двигаться к катоду (это в основном металлы и водород), а отрицательно заряженные ионы – анионы (хлор, кислород) – к аноду. У анода анионы отдают свой заряд и превращаются в нейтральные частицы, оседающие на электроде. У катода катионы отбирают электроны у электрода и также нейтрализуются, оседая на нем, причем выделяющиеся на электродах газы в виде пузырьков поднимаются кверху.

Электрический ток во внешней цепи представляет собой движение электронов от анода к катоду. При этом раствор обедняется, и для поддержания непрерывности процесса электролиза приходится его обогащать. Так осуществляют извлечение тех или иных веществ из электролита (электроэкстракцию). Если же анод может растворяться в электролите по мере обеднения последнего, то частицы его, растворяясь в электролите, приобретают положительный заряд и направляются к катоду, на котором осаждаются, тем самым осуществляется перенос материала с анода на катод. Так как при этом процесс ведут так, чтобы содержащиеся в металле анода примеси не переносились на катод, такой процесс называется электролитическим рафинированием.

Если электрод поместить в раствор с ионами того же вещества, из которого он изготовлен, то при некотором потенциале между электродом и раствором не происходит ни растворения электрода, ни осаждения на нем вещества из раствора.

Такой потенциал называется нормальным потенциалом вещества. Если на электрод подать более отрицательный потенциал, то на нем начнется выделение вещества (катодный процесс), если же более положительный, то начнется его растворение (анодный процесс). Значение нормальных потенциалов зависит от концентрации ионов и температуры. Принято считать нормальный потенциал водорода за нуль. В табл. 1 даны нормальные электродные потенциалы некоторых водных растворов веществ при +25° С.

Если в электролите имеются ионы разных металлов, то первыми на катоде выделяются ионы, имеющие меньший отрицательный нормальный потенциал (медь, серебро, свинец, никель), щелочноземельные металлы выделить труднее всего. Кроме того, в водных растворах всегда имеются ионы водорода, которые будут выделяться ранее, чем все металлы, имеющие отрицательный нормальный потенциал, поэтому при электролизе последних значительная или даже большая часть энергии затрачивается на выделение водорода.

Два разнополярных электрода

Путем специальных мер можно воспрепятствовать в известных пределах выделению водорода, однако металлы с нормальным потенциалом меньше 1 В (например, магний, алюминий, щелочноземельные металлы) получить электролизом из водного раствора не удается. Их получают разложением расплавленных солей этих металлов. Нормальные электродные потенциалы веществ являются минимальными, при них начинается процесс электролиза, практически требуются большие значения потенциала для развития процесса.

Разность между действительным потенциалом электрода при электролизе и нормальным для него потенциалом называют перенапряжением. Оно увеличивает потери энергии при электролизе. С другой стороны, увеличивая перенапряжение для ионов водорода, можно затруднить его выделение на катоде, что позволяет получить электролизом из водных растворов ряд таких более отрицательных по сравнению с водородом металлов, как свинец, олово, никель, кобальт, хром и даже цинк. Это достигается ведением процесса при повышенных плотностях тока на электродах, а также введением в электролит некоторых веществ.

Это интересно! Все о полупроводниковых диодах.

Течение катодных и анодных реакций при электролизе определяется следующими двумя законами Фарадея.

• Масса вещества mэ, выделившегося при электролизе на катоде или перешедшего с анода в электролит, пропорциональна количеству прошедшего через электролит электричества Iτ: mэ = α/τ,здесь а – электрохимический эквивалент вещества, г/Кл.
• Масса выделенного при электролизе вещества одним и тем же количеством электричества прямо пропорциональна атомной массе вещества А и обратно пропорциональна его валентности n: mэ= А / 96480n, здесь 96480 – число Фарадея, Кл х моль^-1.

Таким образом, электрохимический эквивалент вещества α= А / 96480n представляет собой массу вещества в граммах, выделяемую единицей проходящего через электролитическую ванну количества электричества – кулоном (ампер-секундой).

Для меди А = 63,54, n =2, α =63,54/96480^-2= 0,000329 г/Кл, для никеля α =0,000304 г/Кл, для цинка α=0,00034 г/Кл. В действительности масса выделившегося вещества всегда меньше указанной, что объясняется рядом побочных процессов, проходящих в ванне (например, выделением водорода на катоде), утечками тока и короткими замыканиями между электродами. Отношение массы фактически выделившегося вещества к массе его, которая должна была бы выделиться по закону Фарадея, носит название выхода вещества по току η1.

Следовательно, для реального процесса mэ = η1 х (А / 96480n) х It. Естественно, всегда η1<1. Выход по току существенно зависит от плотности тока на электроде. С увеличением плотности тока на электроде выход по току растет и повышается эффективность процесса.

Напряжение Uэл, которое необходимо подвести к электролизеру, состоит из: напряжения разложения Ер (разность потенциалов анодной и катодной реакций), суммы анодного и катодного перенапряжений падения напряжения в электролите Еп, падения напряжения в электролите Uэ = IRэп (Rэп – сопротивление электролита), падения напряжения в шинах, контактах, электродах Uс = I(Rш+Rк+Rэ). Получаем: Uэл = Ер + Еп + Uэ + Uс.

Устройство гальванической цепи.

Мощность, потребляемая при электролизе, равна: Рэл = IUэл = I(Ер + Еп + Uэ + Uс). Из этой мощности только первая составляющая расходуется на проведение реакций, остальные являются тепловыми потерями процесса. Лишь при электролизе расплавленных солей часть теплоты, выделяющейся в электролите IUэ, используется полезно, так как расходуется на расплавление загружаемых в электролизер солей.

Эффективность работы электролизной ванны, может быть оценена массой вещества в граммах, выделяемого на 1 Дж затраченной электроэнергии. Эта величина носит название выхода вещества по энергии.Ее можно найти по выражению qэ = (αη1)/Uэл100, здесь α – электрохимический эквивалент вещества, г/Кл, η1 – выход по току, Uэл – напряжение на электролизере, В.

Определение анода и катода

Для начала возьмем очень серьезный документ, который является ЗАКОНОМ для науки, техники и, конечно, школы. Это «ГОСТ 15596-82. ИСТОЧНИКИ ТОКА ХИМИЧЕСКИЕ. Термины и определения». Там на странице 3 можно прочесть следующее: «Отрицательный электрод химического источника тока это электрод, который при разряде источника является анодом». То же самое, «Положительный электрод химического источника тока это электрод, который при разряде источника является катодом». (Термины выделены мной. БХ). Но тексты правила и ГОСТа противоречат друг-другу. В чем же дело?

Материал по теме: Как подключить конденсатор

А всё дело в том, что, например, деталь, опущенная в электролит для никелирования или для электрохимического полирования, может быть и анодом и катодом в зависимости от того наносится на нее другой слой металла или, наоборот, снимается. Электрический аккумулятор является классическим примером возобновляемого химического источника электрического тока. Он может быть в двух режимах – зарядки и разрядки. Направление электрического тока в этих разных случаях будет в самом аккумуляторе прямо противоположным, хотя полярность электродов не меняется.

В зависимости от этого назначение электродов будет разным. При зарядке положительный электрод будет принимать электрический ток, а отрицательный отпускать. При разрядке – наоборот. При отсутствии движения электрического тока разговоры об аноде и катоде бессмысленны.

«Поэтому, во избежание неясности и неопределенности, а также ради большей точности, – записал в своих исследованиях М.Фарадей в январе 1834г., – я в дальнейшем предполагаю применять термины, определение которых сейчас дам».

Каковы же причины введения новых терминов в науку Фарадеем? А вот они: «Поверхности, у которых, согласно обычной терминологии, электрический ток входит в вещество и из него выходит, являются весьма важными местами действия и их необходимо отличать от полюсов». В те времена после открытия Т. Зеебеком явления термоэлектричества имела хождение гипотеза о том, что магнетизм Земли обусловлен разностью температур полюсов и экватора, вследствие чего возникают токи вдоль экватора. Она не подтвердилась, но послужила Фарадею в качестве «естественного указателя» при создании новых терминов. Магнетизм Земли имеет такую полярность, как если бы электрический ток шел вдоль экватора по направлению кажущегося движения солнца.

Обозначение анода и катода

Фарадей записывает: «На основании этого представления мы предлагаем назвать ту поверхность, которая направлена на восток – анодом, а ту, которая направлена на запад – катодом». В основе новых терминов лежал древнегреческий язык и в переводе они значили: анод – путь (солнца) вверх, катод – путь (солнца) вниз.

В русском языке есть прекрасные термины ВОСХОД и ЗАХОД, которые легко применить для данного случая, но почему-то переводчики Фарадея этого не сделали. Мы же рекомендуем пользоваться ими, ибо в них корнем слова является ХОД и, во всяком случае, это напомнит пользователю термина, что без движения тока термин не применим. Для желающего проверить рассуждения создателя термина с помощью других правил, например правила пробочника, сообщаем, что северный магнитный полюс Земли лежит в Антарктиде, возле Южного географического полюса.

Ошибкам в применениях терминов АНОД и КАТОД нет числа. В том числе и в зарубежных справочниках и энциклопедиях. Поэтому в электрохимии пользуются другими определениями, более понятными читателю. У них анод – это электрод, где протекают окислительные процессы, а катод – это электрод, где протекают восстановительные процессы. В этой терминологии нет места электронным приборам, но при электротехнической терминологии указать анод радиолампы, например, легко. В него входит электрический ток. (Не путать с направлением электронов).

Как работает батарейка.

Основные свойства катодов

Любой электровакуумный прибор имеет электрод, предназначенный для испускания (эмиссии) электронов. Этот электрод называется катодом. Электрод, предназначенный для приема эмиттированных катодом электронов, называется анодом. На анод подают более высокий и положительный относительно катода потенциал. Катод должен отдавать с единицы поверхности большой ток эмиссии при возможно низкой температуре нагрева и обладать большим сроком службы. Нагрев катода в электровакуумном приборе производится протекающим по нему током.

Такие термоэлектронные катоды разделяются на две основные группы:

• катоды прямого накала,
• катоды косвенного накала (подогревные).

Катоды прямого накала представляют собой металлическую нить, которая непосредственно разогревается током накала и служит для излучения электронов.Поверхность излучения катодов прямого накала невелика, поэтому от них нельзя получить большой ток эмиссии. Малая теплоемкость нити не позволяет использовать для нагрева переменный ток. Кроме того, при нагреве переменным током температура катода не постоянна во времени, а следовательно, меняется во времени и ток эмиссии.

Положительным свойством катода прямого накала является его экономичность, которая достигается благодаря малому количеству тепла, излучаемого в окружающую среду вследствие малой поверхности катода. Катоды прямого накала изготовляются из вольфрамовой и никелевой проволоки. Однако большая работа выхода (W _{= 4,2÷4,5 в) определяет высокую рабочую температуру катода, вследствие чего катод становится неэкономичным. Для повышения экономичности катода вольфрамовую или никелевую проволоку (керн) «активируют» — покрывают пленкой другого элемента. Такие катоды называются активированными.}

Если на поверхность керна нанесена электроположительная пленка (пленка из цезия, тория или бария, имеющих меньшую работу выхода, чем материал керна), то происходит поляризация пленки: валентные электроны переходят в керн, и между положительно заряженной пленкой и керном возникает разность потенциалов, ускоряющая движение электрона при выходе его из керна.

Работа выхода катода с такой мономолекулярной электроположительной пленкой оказывается меньше работы выхода электрона как из основного металла, так и из металла пленки. При покрытии керна электроотрицательной пленкой, например кислородом, работа выхода катода увеличивается. Подогревные катоды выполняются в виде никелевых гильз, поверхность которых покрывается активным слоем металла, имеющим малую работу выхода. Внутри катода помещается подогреватель— вольфрамовая нить или спираль, подогрев которой может осуществляться как постоянным, так и переменным

Как работает гальванизация.

током.

 

Для изоляции подогревателя от гильзы внутренность последней покрывается алундом (Аl₂O₃). Подогревные катоды, благодаря их большой тепловой инерции, обычно питают переменным током, значительная поверхность гильзы обеспечивает большой эмиссионный ток. Подогревные катоды, однако, менее экономичны и разогреваются значительно дольше, чем катоды прямого накала.

Заключение

Рейтинг автора

Автор статьи

Инженер по специальности «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», МИФИ, 2005–2010 гг.

Написано статей

Принцип работы анода и катода можно более подробно изучить из статьи Анод и катод в диодах.  Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте.

Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов. Для этого приглашаем читателей подписаться и вступить в группу. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию во время подготовки материала:

www.electricalschool.infol

www.meanders.ru

www.electrik.info

www.elel.ru

www.kristallikov.net

www.obrazovaka.ru

Предыдущая

ТеорияЧто такое индуктивность

Следующая

ТеорияЗаконы Кирхгофа простыми словами: определение для электрической цепи

Анод и катод: что это такое

Эти физические термины затрагивают области гальваники, химии, а также источников питания, полупроводниковой и вакуумной электроники. Зная, что такое анод и катод можно, к примеру, разобраться почему греется телефон. В статье описывается, что из себя представляют анод и катод, объясняется катод и анод – это плюс или минус. Помимо этого, затрагиваются аспекты и нюансы заряда катода и анода.

Анод и катод. Что это такое

Анод – является электродом, через который электрический ток проникает в устройство. Он является противоположностью катоду, электроду, через который электрический ток покидает электрическое устройство. Направление электрического тока в цепи отличается вектора потока электронов. В связи с этим (отрицательно заряженные) электроны вытекают из анода во внешний контур. Анод в гальваническом элементе представлен электродом, где происходит реакция окисления.

Эти понятия обусловлены не полярностью напряжения электродов, а направлением тока через электрод. Если ток, который идёт через электроды, изменяет своё направление, как это происходит, например, в перезаряжаемой батарее (во время зарядки), анод и катод меняются местами.

Обычный ток зависит не только от направления движения носителей заряда, но и от электрозаряда носителей. Электрический ток вне устройства обычно переносится электронами в проводнике из металла. Так как электроны обладают зарядом со значением «минус», направление их потока противопоставляется направлению стандартного тока. Из этого следует, что электроны уходят из аппарата через анод и попадают в устройство через катод.

Полярность напряжения на аноде по отношению к связанному катоду меняется из-за разновидности аппарата и его режима работы. В представленных примерах анод является отрицательным в устройстве (обеспечивает питание) и положительным в устройстве, которое потребляет энергию. В разных областях применения анод может быть положительным или отрицательный.

Анод в гальваническом элементе

Тут он является отрицательным выводом, потому что именно там обычный ток протекает в устройство (элемент аккумулятора). Этот внутренний электрический ток переносится извне электронами, движущимися наружу. Притом отрицательный заряд, протекающий в одном направлении, электрически эквивалентен положительному заряду, который протекает противоположном направлении.

В перезаряжаемой батарее или в электролизере

Здесь же анод является положительным выводом, который получает ток от внешнего генератора. Ток через перезаряжаемую батарею противоположен направлению тока во время разряда. Иными словами, электрод, который был катодом во время разрядки батареи, становится анодом во время процесса её зарядки.

Электронно-лучевая труба

Тут является положительным выводом, через который электроны вытекают из устройства. Иначе: туда, где течет положительный электрический ток.

Вакуумная трубка анода

В электронных вакуумных устройствах, таких как электронно-лучевая трубка, анод – это положительно заряженный электронным коллектор. В трубке анод представляет собой заряженную положительную пластину, которая собирает электроны, испускаемые катодом через электрическое притяжение. Это параллельно ускоряет поток этих электронов.

В электрохимии анод находится там, где происходит окисление, и является контактом с положительной полярностью в электролизере. На аноде электрические потенциалы заставляют анионы (отрицательные ионы) вступать в химическую реакцию и испускать электроны (окисление), которые затем попадают в цепь управления.

Диодный анод

В полупроводниковом диоде анодом является легированным слоем P, который изначально создает отверстия для соединения. В области соединения отверстия, подаваемые анодом, объединяются с электронами, подаваемыми из области с N-легированием, создавая истощённую зону. Когда положительное напряжение подается на анод диода из схемы, большее количество отверстий может быть перенесено в обедненную область, и это приводит к тому, что диод становится проводящим, позволяя току протекать по цепи.

Термины «анод» и «катод» не должны применяться к стабилитрону, так как он даёт возможность протекать току в любом направлении в зависимости от полярности напряжения.

В электрохимии

Тут анод расположен там, где происходит окисление, и является контактом с положительной полярностью в электролизере. На аноде электрические потенциалы заставляют анионы (отрицательные ионы) вступать в химическую реакцию и испускать электроны (окисление), которые затем попадают в цепь управления.

Такой процесс широко применяется для рафинирования металлов. При рафинировании меди медные аноды (те промежуточные продукты из печей) претерпевают электролиз в подходящем растворе (таком как серная кислота) для получения катодов высокой чистоты. Медные катоды, полученные с использованием этого метода, также называют электролитической медью.

Катод – это электрод, от которого обычный ток покидает электрический аппарат. Тут у электронов заряд электрический заряд под знаком «минус», поэтому движение электронов противоположно движению обычного потока тока. Катодный электрический ток отходит, что также означает, что электроны поступают в катод устройства из внешней цепи.

Полярность катода и анода – это положительное или отрицательное значение, что зависит от работы устройства. Хотя положительно заряженные катионы всегда движутся к катоду (отсюда и их название), а отрицательно заряженные анионы удаляются от него, полярность катода зависит от типа устройства и может даже варьироваться в зависимости от режима работы.

В устройстве, поглощающем энергию заряда (зарядка батареи), катод является отрицательным (электроны вытекают из катода, и заряд проникает туда) и в аппарате, который снабжает энергией (используемая батарея), катод положительный (электроны втекают в него и заряд уходит). Используемая батарея обладает катодом (положительный вывод), поскольку именно там ток течет из устройства. Этот внешний ток переносится изнутри положительными ионами, движущимися от электролита к положительному катоду (химическая энергия отвечает за движение в гору). Это поддерживается электронами, которые направляются к батарее.

Например, медный электрод гальванического элемента Даниэля является положительным выводом и одновременно катодом. Это происходит тогда, когда заряд поступает в батарею. Например, изменение направления тока в гальваническом элементе Даниэля превращает его в электролизер. Тут медный электрод одновременно является как положительным выводом, так и анодом. В диоде катод является отрицательным выводом на остроконечном конце символа стрелки, откуда ток течет из устройства.

В электролизере на катоде применяется отрицательная полярность для активации элемента. Общими результатами восстановления на катоде являются газообразный водород или чистый металл из ионов металлов. Говоря об относительной восстановительной способности двух окислительно-восстановительных агентов, считается, что пара для генерирования большего количества восстанавливающих веществ является более «катодной» по сравнению с более легко восстанавливаемым реагентом.

Как определить анод и катод

Электрическая схема катода и анода:

Различие между катодом и анодом основано исключительно на токе, а не на напряжении. Металл, используемый для катода, имеет значительно большее количество электронов, чем нейтроны или протоны.

Например, один из потребителей энергии находится в прямом включении. Далее, ток по аноду из внешней цепи проникает в элемент. Во внешнюю цепь прямо через катод из элемента выходит электрический ток. Это чем-то напоминает перевёрнутое изображение. Если данные обозначения сложные, то тут разобраться с ними могут только химики. Теперь надо сделать обратное включение. В этом случае диоды полупроводникового типа почти не будут проводить электрический ток. Тем не менее, есть вероятность обратного пробоя у элементов.

Электровакуумные диоды (например, радиолампы) совсем не обладают способностью проводить ток обратного типа. Условно принято считать, что ток через них не протекает. В связи с этим формально выводы анода и катода у диодов не отвечают за выполнение этих функций.

При катодной защите металлический анод электрически связан с защищаемой системой и частично разъедает или растворяет металл защищаемой системы. Этот металлический анод большей степени реагирует на коррозионную среду защищаемой системы. Корпус железного или стального судна может быть защищен цинковым анодом, который растворяется в морской воде и предотвращает коррозию корпуса.

Менее очевидным примером такого типа защиты является процесс цинкования железа. Такой процесс покрывает железные конструкции (такие как ограждение) покрытием из металлического цинка. Пока цинк остается неповрежденным, железо защищено от коррозии. С течением времени цинковое покрытие становится поврежденным, в результате потрескивания или физического повреждения.

Знание того, что такое анод и катод, является ключевым в электрохимии и помогает понять основные принципы работы простейших аккумуляторов и гальванических элементов.

АНОД — Что такое АНОД?

Слово состоит из 4 букв: первая а, вторая н, третья о, последняя д,

Слово анод английскими буквами(транслитом) — anod

Значения слова анод. Что такое анод?

Анод

Ано́д (др.-греч. ἄνοδος — движение вверх) — электрод некоторого прибора, присоединённый к положительному полюсу источника питания. Электрический потенциал анода положителен по отношению к потенциалу катода.

ru.wikipedia.org

Ано́д положительный электрод источника электрического тока, напр. положительный полюс гальванического элемента или электрического аккумулятора; электрод электронного прибора (ионного прибора)…

Энциклопедия техники

Анод так называется по терминологии, введенной английским физиком Фарадеем в учение об электричестве (в 1832 г.), одна из двух металлических пластинок или проволок, по которым вступает или выходит из жидкости электрический ток.

Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. — 1890-1907

Ано́д

Ано́д — положительный электрод источника электрического тока, напр. положительный полюс гальванического элемента или электрического аккумулятора; электрод электронного прибора (ионного прибора)…

Энциклопедия техники

Анода

Анода (лат. Anoda) — род цветковых растений семейства Мальвовые (Malvaceae). Цветы состоят из пятилопастной чашечки без подчашия, пяти лепестков, большого числа тычинок и нескольких сросшихся плодников, образующих звездчатую многолопастную завязь.

ru.wikipedia.org

Анода (Anoda) — установленный ботаником Каваниле род из семейства просвирняковых (Malvaceae). Все представители этого рода растут в Мексике. Цветы состоят из пятилопастной чашечки без подчашия, пяти лепестков…

Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. — 1890-1907

Гальванотехника

Гальванопластика Г. заключается в процессе получения металлических осадков желаемого вида и формы посредством электрического тока, через разложение им металлических растворов.Аноды должны быть из чистого никеля, как, например, вальцованного; трудно производить хорошее…

Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. — 1890-1907

ГАЛЬВАНОТЕХНИКА, получение на пов-сти изделия или основы (формы) слоев металлов из р-ров их солей под действием постоянного электрич. тока. Различают: 1) гальваностегию-нанесение на пов-сть изделия тонких, обычно до неск. десятков мкм…При прохождении тока через р-р соли положит. ионы металла, образующиеся на аноде, присоединяя электроны, образуют на катоде нейтральные атомы, металл кристаллизуется и покрывает катод…

Химическая энциклопедия

ГАЛЬВАНОСТЕГИЯ (от гальвано… и греч. stego — покрываю) — нанесение защитных или декоративных металлич. покрытий на изделия электролитич. осаждением. Г. предшествуют обезжиривание поверхности, травление (декапирование), шлифовка и полирование.Г. производят в гальванич. ванне, где анодом служат металлы, растворяющиеся в электролите для компенсации осаждаемого металла, а катодом — изделия.

Большой энциклопедический политехнический словарь

Русский язык

Ано́д, -а.

Орфографический словарь. — 2004

---

Примеры употребления слова анод

По сообщению сайта Engadget, NHK усовершенствовала OLED матрицу, поменяв местами анод и катод, по сравнению с традиционной конфигурацией слоёв, и добавив дополнительное защитное покрытие поверх катода.

Главные анод и катод соединяются подобно двум микроскопическим гребенкам на стеклянной подложке.

---

1. анодируются
2. анодный
3. анодонта
4. анод
5. аноксибионт
6. аноксия
7. аномалистический

Катод и анод — это плюс или минус: как определить

Анод и катод — два физических термина прикладной электроники, гальванотехнике и химии. Уяснив эти термины, можно понять, почему, например, греется аудиоплеер. Путаница в терминологии спровоцирует аварийные ситуации.

Что это такое

Катоды и аноды — электрические проводники, которые имеют электронную проводимость. Посредством анода электрический заряд втекает в аппаратуру, а катода — наоборот, истекает. На первом возникает окислительная реакция (называют восстановитель) и отсылает заряженные частицы, на втором — восстановительная реакция (называют окислитель) и принимает заряженные частицы.

Анод и катод в диоде

Если перемещение электрических проводников проходит от восстановления к окислению по цепи извне, возникает источник электроэнергии. Прибор, с помощью которого преобразовывается химическая энергия в электроэнергию, получил название «гальванический элемент».

Чтобы не возникло путаницы, стоит четко усвоить и запомнить отличие плюса и минуса в разных процессах:

В гальванотехнике химические реакции происходят внутри элемента. В электричестве извне не нуждается, так как заряд сам потечет во внешнюю цепь из элемента. В этом случаев катод — положительный, анод — отрицательный.

Схема гальванического элемента

В электролизе необходим внешний источник тока, включенный в разрыв проводника внешней цепи. Внешний источник создаст разность потенциалов между электрическими проводниками, и вне устройства будет вкачивать ток в элемент. На аноде будет плюс, а на катоде — противоположно.

Важно! Чтобы определить, катод и анод — это плюс или минус, нужно запомнить: в гальванотехнике отрицательным становится анод, а катод — положительный. У электролитов — противоположно.

Как определить что минус, а что плюс (у диода)

Особенность диодов такова, что они проводят заряд только в одном направлении. Чтобы не ошибиться, обычно на корпусе обозначены маркировки. В случае отсутствия маркировок чтобы узнать, как все-таки определить полярности анода и катода у диодов, применяют следующие методы.

1. Использование мультиметра. Прибор включается в тест-режим. Если на экране засветились цифровые значения — диод подсоединен по прямому маршруту. Красный провод идет к аноду «+», черный к катоду «-».
2. Внешние признаки:

• символы «+» и «-» на корпусе;
• ближе к аноду нанесены обозначения в форме точек или кольцевых линий;
• вытянутая форма устройства — плюс, приплюснутый — минус;

3. Включение питания. Собирается простейшая схема, которая состоит из батарейки и лампы.

Обратите внимание! Если включить лампочку, и она начнет гореть — «+» батарейки соединен с положительной полярностью, это есть анод, и прибор будет пропускать через себя ток. Если свет не загорелся, то значит, соединили с отрицательной полярностью — это катод и, соответственно, тока не будет.

4. Инструкция по эксплуатации. Производитель вместе с товаром прилагает подробную техническую документацию, где прописаны все необходимые параметры.

Определение полюсов с помощью лампочки

Заряд аккумулятора

Если взглянуть на аккумулятор или обычные батарейки, то можно заметить терминалы, отличающиеся обозначением «+» и «-», которые расположены на противоположных концах.

Аккумулятор имеет металлический или пластиковый каркас. Внутри катод сведен с положительной полярностью, а анод подключен к отрицательной полярности. Отделяет их друг от друга заслон, поэтому они не соприкасаются, а электрический заряд свободно протекает между ними. Помогает этому электролит — специальный раствор серной кислоты.

Схема заряда АКБ

Когда проходит химическая реакция заряда с электролитом на одном из электрических проводников, возникнет окислительная реакция. Если включить гальванический компонент в электросеть, электроны с анода перетекут на катод, производя функционирование пока в электролите возникают химические взаимодействия. Работать химический источник электрического тока прекратить только тогда, когда химические составляющие электролита израсходуются.

На заметку. Когда происходит разряд гальванического элемента, то анод является «-», когда заряд — катод имеет знак «+».

Применение в электронике

В электронике применяют особенности диодов впускать заряд по прямому маршруту, но не отпускать обратно.

Р-n переход тока

Работа светодиода заключается в свойстве кристаллов, которые светятся при пропускании через p-n переход тока по прямой.

В электрохимии электрические проводники необходимы при создании автономных источников питания (аккумуляторные батареи), а также при воспроизведении технологических процессов. Аноды, катоды участвуют в электролизе, электроэкстракции, гальваностегии и гальванопластике.

Гальваника — восстановления металла при химических процессах под воздействием электротока. Такая процедура приводит к устойчивости от коррозии узлов и агрегатов механизмов.

Определение анода по Merriam-Webster

ода | \ кивок \

1 : электрод электрохимической ячейки, на котором происходит окисление: например,

а : положительный полюс электролитической ячейки

б : отрицательный вывод гальванического элемента

2 : электронно-собирающий электрод электронной лампы. широко : положительный электрод диода — сравните катод

Как определить анод и катод

Вот посмотрите на разницу между анодом и катодом элемента или батареи, и как вы можете запомнить, что есть что.

Держать их прямыми

Помните, что cat hode привлекает cat иона или ca t hode притягивает заряд + . Ода n притягивает n эгативного заряда.

Поток тока

Анод и катод определяются течением тока. В общем смысле ток относится к любому движению электрического заряда. Однако вы должны иметь в виду соглашение о том, что направление тока соответствует тому, куда будет двигаться положительный заряд , а не отрицательный заряд.Итак, если электроны действительно совершают , перемещая в ячейке, то ток течет в противоположном направлении. Почему это так определяется? Кто знает, но это стандарт. Ток течет в том же направлении, что и носители положительного заряда, например, когда положительные ионы или протоны несут заряд. Ток течет в противоположном направлении от отрицательных носителей заряда, таких как электроны в металлах.

Катод

• Катод — отрицательно заряженный электрод.
• Катод притягивает катионы или положительный заряд.
• Катод является источником электронов или донором электронов. Он может принимать положительный заряд.
• Поскольку катод может генерировать электроны, которые обычно представляют собой электрические компоненты, совершающие фактическое движение, можно сказать, что катоды генерируют заряд или что ток движется от катода к аноду. Это может сбивать с толку, потому что направление тока будет определяться тем, как будет двигаться положительный заряд. Просто помните, любое движение заряженных частиц — это ток.

Анод

• Анод — это положительно заряженный электрод.
• Анод притягивает электроны или анионы.
• Анод может быть источником положительного заряда или акцептором электронов.

Катод и анод

Помните, что заряд может течь как от положительного к отрицательному, так и от отрицательного к положительному! Из-за этого анод может быть заряжен положительно или отрицательно, в зависимости от ситуации. То же самое и с катодом.

Источники

• Durst, R .; Baumner, A .; Мюррей, Р .; Buck, R .; Андрие, К. (1997) «Химически модифицированные электроды: Рекомендуемая терминология и определения». ИЮПАК. pp 1317–1323.
• Росс, С. (1961). «Фарадей консультирует ученых: происхождение терминов электрохимии». Примечания и записи Лондонского королевского общества n. 16: 187–220. DOI: 10.1098 / RSNR.1961.0038

Анод, катод, положительный и отрицательный: основные элементы батареи

Обновлено: 2 июня 2021 г.

Значительные разработки были сделаны в области аккумуляторных батарей (иногда называемых вторичными элементами), и большая часть этой работы может быть отнесена к разработке электромобилей.Эта работа привела к присуждению Нобелевской премии по химии 2019 года за разработку литий-ионных аккумуляторов. Следовательно, термины «анод», «катод», «положительный» и «отрицательный» стали все более заметными.

В статьях о новых электродах батареи часто используются названия анод и катод без указания того, разряжается батарея или заряжается. Термины анод, катод, положительный и отрицательный не являются синонимами, иногда их можно путать, что может привести к ошибкам.

Целью данной статьи является прояснение и четкое определение этих различных терминов.- \ to LiCoO_2}

$

— реакция восстановления. Уменьшение — это выигрыш электронов.

Анод, катод

• Анод — это электрод, на котором протекает реакция окисления. Потенциал анода, через который протекает ток, превышает его равновесный потенциал: $ E_ \ text a (I)> E_ {I = 0} $ (рис. 1).

• Катод — это электрод, на котором протекает реакция восстановления. Потенциал катода, по которому протекает ток, ниже его равновесного потенциала: $ E_ \ text c (I)

Рисунок 1: $ (E_ {I \ neq 0} -E_ {I = 0}) \; I> 0 $

Положительный и отрицательный электроды

Два электрода батареи или аккумулятора имеют разные потенциалы. + $ → положительный электрод является анодом.- $ → отрицательный электрод является катодом.

Рисунок 3: Разряд / заряд вторичной батареи, представленной в виде электрохимической ячейки, с электронами и направлением тока.

Заключение

При нормальном использовании аккумуляторной батареи потенциал положительного электрода как при разряде, так и при перезарядке остается больше, чем потенциал отрицательного электрода. С другой стороны, роль каждого электрода переключается во время цикла разряд / заряд.

• Во время разряда положительный полюс является катодом, отрицательный — анодом.
• Во время заряда положительный полюс является анодом, отрицательный — катодом.

Тексты, описывающие аноды или катоды батарей, безусловно, косвенно рассматривают случай разряда. Давайте, не колеблясь, напишем, перефразируя Резерфорда, неявное — не что иное, как плохое явное.

аккумулятор анод катод положительный отрицательный электрод

Катод и анод

— определение и различие между анодом и катодом

Что такое анод и катод?

Прежде чем мы познакомимся с терминами катод и анод, сначала нам необходимо понять, что такое электрод.Согласно общему определению электрод — это вещество, которое способствует проводимости электричества, при этом электрический ток либо выходит, либо входит в неметаллическую среду, такую ​​как электролитическая ячейка.

В чистом виде электрод можно определить как проводник, который помогает установить электрический контакт с неметаллической частью цепи. Электроды состоят из двух основных точек, называемых катодом и анодом, которые в основном описывают направление потока тока.

Объяснение анода и катода

Давайте обсудим, что именно означают катод и анод.Оба эти термина можно определить по течению тока. Таким образом, катод можно рассматривать как электрод, с которого ток выходит из поляризованного электрического устройства. Таким же образом анод можно описать как электрод, от которого ток входит в поляризованное электрическое устройство.

Термины «катод» и «анод» были окончательно определены в 1834 году Уильямом Уэвеллом. Он адаптировал слова из греческого слова (имя, катодос), «путь вниз» или «спуск». Уильям консультировался с Майклом Фарадеем при разработке терминов.

Графическое изображение катода и анода приведено ниже.

[Изображение скоро будет загружено]

Что такое катод?

Когда мы говорим о катоде в химии, можно сказать, что это электрод, на котором происходит восстановление. В электрохимической ячейке это обычное дело. Здесь катод дает отрицательные результаты из-за того, что электрическая энергия, подаваемая в элемент, приводит к разложению химических соединений. Однако можно также сказать, что он положительный, как и в случае гальванического элемента, в котором химическая реакция имеет тенденцию к выработке электрической энергии.

Также говорят, что катод является либо холодным катодом, либо горячим катодом. Катод, который нагревается в присутствии нити накала для испускания электронов с помощью термоэлектронной эмиссии, называется горячим катодом, тогда как холодные катоды не нагреваются никакими нитями накала. В общем, катод помечается как «холодный», если он испускает больше электронов, чем те, которые генерируются только термоэлектронной эмиссией.

Что такое анод?

В самом общем виде анод в электрохимии определяется как точка, в которой происходит реакция окисления.Как правило, на аноде анионы или отрицательные ионы из-за своего электрического потенциала имеют тенденцию реагировать и испускать электроны. Затем эти электроны движутся вверх и попадают в цепь управления.

Если рассматривать гальванический элемент, анод имеет отрицательную природу, и в основном электроны движутся к внешней части цепи. Тогда как в электролитической ячейке он снова дается как положительный. Кроме того, анодом может быть проволока или пластина, имеющая избыточный положительный заряд.

Давайте обсудим некоторые ключевые различия между анодом и катодом:

Разница между анодом и катодом

Катод

Анод

электрод, где электрод — электрод течет из или выдано.

Анод — это электрод, в который проникает электричество.
Катод — это электрод с отрицательной стороной.	Анод — это электрод с положительной стороной.
Катод действует как акцептор электронов.	Анод действует как донор электронов.
Реакция восстановления происходит на катоде в электролитической ячейке.	На аноде электролитической ячейки происходит реакция окисления.
Катод может стать анодом в гальванических элементах.	Анод может стать катодом в гальванических элементах.

Заряд на аноде и катоде

На аноде наблюдается реакция окисления. Окисленные частицы потеряют электроны, оставив на этом электроде скопление электронов. Таким образом, анод заряжен отрицательно.

Но, в отличие от катода, существует реакция восстановления, при которой разновидности уменьшенных частиц будут получать электроны.Следовательно, электрод, то есть катод, не имеет электронов и поэтому заряжен положительно.

Причина, по которой катод отрицательный, а анод положительный

Это из-за того, как они были определены изначально, что датируется временем до открытия электронов. Катод был образован от греческого слова «kathodos», что означает «путь вниз», как терминал, с которого обычный ток («течет» от положительного электрода к отрицательному, противоположно направлению движения электронов) покидает устройство (с анод является выводом, куда входит обычный ток).

Катод не всегда бывает положительным или отрицательным. Но в разряжающемся аккумуляторе катод действует как положительный вывод, тогда как в вакуумной лампе или диоде катод действует как отрицательный вывод, поскольку обычный ток входит в них через анод или положительный вывод.

Заряды катода и анода гальванического элемента

Окислительно-восстановительные реакции в обоих полуэлементах гальванического элемента являются спонтанными. На катоде происходит восстановление, создавая положительный заряд и расходуя электроны.В то время как на аноде происходит реакция окисления, и избыточные электроны создают отрицательный заряд.

Электрохимия — Что такое анод, а какой катод?

В электрохимической ячейке нет законченной электронной схемы

В электрохимической ячейке анод является источником электронов для внешней цепи, а катод — стоком. Цепь переноса заряда завершается перемещением ионов внутри клетки. Солнечный элемент отличается от электрохимического элемента тем, что в нем нет чистой химической реакции.В солнечном элементе электроны текут по замкнутому контуру — по кругу во внешней цепи и через устройство.

Обозначение анода и катода

Таким образом, маркировка анода и катода основана на аналогии между гальваническим элементом и фотоэлектрическим элементом как источником электрической работы. Имеет смысл использовать направление потока электронов во внешней цепи для определения анода и катода (электроны текут от анода к катоду во внешней цепи).В гальванической ячейке нет потока электронов внутри ячейки (вместо этого есть поток ионов, чтобы уравновесить заряды). В фотоэлементе электроны текут от перехода к аноду, а дырки текут от перехода к катоду (или, можно сказать, электроны текут от катода к переходу).

К сожалению, анод и катод названы с использованием разных условных обозначений в зависимости от типа устройства, см. Этот обзор (и имейте в виду, что ток I иногда идет в том же направлении, что и электроны, а иногда и нет, опять же, в зависимости от условных обозначений).

Отрицательный и положительный электрод

Обозначения (+) и (-) сбивают с толку даже только для электрохимических ячеек. В то время как обозначения анода и катода одинаковы для гальванических и электролитических элементов (т.е.при использовании и зарядке батареи), обозначения (+) и (-) переключаются, поэтому они не связаны с направлением потока электронов через внешний провод.

Направление электронного потока

Для фотоэлемента, возможно, поможет следующая картина: до того, как свет попадает на элемент, анод и катод не являются ни отрицательными, ни положительными.Как только свет попадает на ячейку, анод становится отрицательным, потому что электроны движутся к нему от перехода, а катод становится положительным, потому что электроны прыгают из него в дырки, выходящие из перехода. Если вы затем подключите внешний потребитель электрической работы, вы можете предсказать направление потока электронов через внешнюю цепь.

Как определить анод и катод

Как определить анод и катод

Как определить анод и катод
Джон Денкер

* Содержание

1 Определение

• Определение: анод устройства — терминал, через который ток течет от за пределами.Катод устройства — это клемма, на которой ток вытекает. Это показано на рисунке ~ 1.

  Полезная мнемоника — КИСЛОТА: ток анода в устройстве. В настоящее время мы означают положительный условный ток. Поскольку электроны отрицательно заряженный, протекающий положительный ток такой же, как электроны вытекают.

  Вот и все.

2 Некоторые примеры

Наше определение легко и правильно применимо к любой ситуации, которую я могу подумайте (с одним отвратительным исключением, как обсуждалось в пункте 11 ниже).

1. Гальванические элементы и батареи.
2. Горячий катод в электронно-лучевой трубке, обнаруженный в телевизор старого образца или осциллограф.
3. Горячий катод в лампе электронного усилителя («Флеминг клапан»).
4. Горячий катод в рентгеновской трубке, как на рисунке ~ 2.
5. Вращающийся анод в рентгеновской трубке, как на рисунке ~ 2.
6. Светодиодная матрица с общим анодом, например, 7-сегментная матрица цифр, хотя это не оптимальная терминология по причинам, обсуждаемым в пункт 8.
7. Жертвенный анод в лодке; см. пункт 16.
8. Анодная пластина и катодная пластина (а также анодный раствор) в ячейка электролитического рафинирования; см. пункт 9.

Важно отметить, что наше определение прекрасно применимо к таким вещам, как аккумуляторная батарея, в которой нельзя идентифицировать анод и катод пока вы не увидите, как работает устройство, как описано в пункт 6.

Наше определение также применимо в тех случаях, когда оно относительно легко отличить анод от катода, просто посмотрев, как обсуждается в пункте 7.

Существует одно отвратительное исключение, как обсуждается в пункте 11 ниже.

3 Обсуждение

Наше оригинальное, проверенное временем определение. Это согласуется с этимологией, как обсуждается в пункте 17. Другого разумного определения нет. Я видел несколько попыток определений, но если они не были эквивалентны нашему определению (как приведенные в разделе ~ 1), они были гротескно чрезмерно сложными, неправильно, или и то, и другое.

По устоявшемуся соглашению (возвращаясь к Бен Франклин), когда мы говорим о текущий , мы имеем в виду обычные положительный ток.В металлических проводах ток передается по Электроны , движутся в направлении, противоположном току. Этот усложняет понятие тока, но необходимо, потому что электрон заряжен отрицательно.

Для подавляющего большинства людей нет Пункт в запоминании значения анода и катода. Условия просто не очень полезны, если вы не устроитесь на работу в электрохимии лаборатория или какая-нибудь сравнительно узкая специальность. Если когда-нибудь ты сделаешь нужно знать значения, вы можете найти их сегодня утром и забыть их снова в тот вечер.

Обратите внимание, что когда мы говорим ток-вход, мы имеем в виду ток поступающий в устройство из внешнего контура. Точно так же, когда мы скажем, ток, мы имеем в виду ток, текущий из устройства в сторону внешняя цепь. Мы относимся к устройству как к черному ящику, и мы категорически не говорят о токах, протекающих в устройство. Эта терминология черного ящика является стандартной во всех отраслях инженерии и науки, если контекст явно не требует иначе.

Если вы настаиваете на том, чтобы заглянуть внутрь черного ящика, история получит больше сложно, как вы можете видеть на рисунке ~ 2.Однако, это не меняет ни буквы, ни духа определения, которое основан на поведении черного ящика, если смотреть снаружи.

Важно помнить, что анод / катод различие основано на токе, а не на напряжении. Анод / катод не то же самое, что и положительный / отрицательный, или наоборот. Наглядный пример: для разряженной батареи положительный полюс — катод, в то время как для той же аккумуляторной батареи положительный полюс анод.

Имейте в виду, что анод и катод относятся к функции, а не к структуре. Есть много устройства, где было бы безумием постоянно маркировать структуры как анод или катод, потому что их функция время от времени меняется. Перезаряжаемые батареи — распространенный и очень важный пример, как указано в пункте 5.

Хотя анод и катод фундаментально определен в терминах функция не структура, там некоторые исключительные устройства, функция которых практически заблокирована к структуре.В таком случае, возможно, допустимо пометить структурирует как анод и катод, потому что только одно направление тока имеет смысл. В списке в разделе ~ 2 все примеры , за исключением аккумуляторной батареи , находятся в этом категория.

В любом случае имейте в виду, что эту категорию нужно считать рискованное исключение, а не общее правило. Верное общее правило объяснено в пункте 6.

Даже в тех случаях, когда это возможно можно идентифицировать определенный анод и катод, обычно есть более простые и лучшие способы обозначения терминалов.В частности, для аккумулятор (аккумуляторный или нет), он обычный и разумный говорят о положительной клемме и отрицательной клемме. Для диода это условно и разумно говорить о стороне, легированной фтором, и о N-легированная сторона. В частности, для модуля светодиодного дисплея так называемый конфигурацию с общим анодом правильнее было бы назвать общая конфигурация стороны P.

Вот интересный и важный пример. Рассмотрим электролитическое рафинирование металлов, таких как медь.

Во время нормальной работы через элемент протекает большой ток, навязывается извне. Ток проталкивается в ячейку на анод, и вынутый на катоде. Клеммы обозначены в соответствии с их нормальной функцией, в соответствии с определением приведено в разделе ~ 1.

В начале работы анодом является грязная медь. На В конце операции катод — это медь гораздо более высокой чистоты. Пытаться поиск в Google анода грязь.

Если какой-нибудь умник временно изменил направление тока, нормальный анод станет временным катодом и наоборот.Однако эта возможность настолько странная, что обычно даже не считается. Клеммы промаркированы в соответствии с их нормальным функция.

Обратите внимание на контраст:

Ячейка электролитического рафинирования.

Батарея обыкновенная

В ячейке рафинирования напряжение ячейки холостого хода, если таковое имеется, очень мало и совершенно неактуально.

В батарее есть определенная положительная клемма и определенная отрицательная клемма.

Падение напряжения на ячейке примерно пропорционально электрический ток. Во время работы анод будет находиться под положительным напряжение относительно катода.

Падение напряжения на ячейке равно качественно одинаково, вне зависимости от того, положительный ли ток, отрицательный, или ноль. Положительный вывод — это катод во время разряд, но во время перезарядки это анод.

Во всех случаях вы можете использовать описательные термины ток-сток и ток-источник как синонимы анода и катода.Описание обычно предпочтительнее жаргона.

Можно купить массив стабилитронов. Увы, согласно устоявшемуся, но нелогичному соглашению, так называемая конфигурация с общим анодом конструктивно аналогична матрица светодиодов с общим анодом в том смысле, что стороны, легированные P, являются связаны вместе. Это мерзость, потому что при обычном использовании Зенера сторона, легированная P, — это то место, где выходит ток, и, по логике, она должна быть называется катодом. Очевидно, кто-то был под неправильным впечатлением этот анод / катод относится к структуре, а не к функции.

Никогда не используйте термины анод или катод для описания структурные части стабилитрона, по той же причине не следует Используйте такие термины для обозначения конструкции аккумуляторной батареи. Анод и катод относится к функции, а не к структуре. Вместо этого вам следует обратиться к сторона с примесью P и сторона с примесью азота, и вы должны настаивать на том, чтобы другие делают то же самое.

Обратите внимание, что изменение правил маркировки матриц стабилитронов не решит проблему в каком-либо фундаментальном смысле, потому что там являются вполне разумными схемами, в которых — часть времени — Стабилитрон смещен в прямом направлении, так что он ведет себя так же, как и любой другой. другой диод.Это та же ситуация, с которой мы сталкиваемся в связи с с аккумуляторными батареями: если вы прикрепите постоянный анод / катод метки к структуре, вы будете ошибаться, по крайней мере, часть времени.

Термины «анод» и «катод» правильно относятся к функции, а не к конструкции.

~~~~~

Электрохимическое следствие: в любом электрохимическом ячейки, на аноде протекают реакции окисления, а на аноде протекают реакции восстановления. реакции происходят на катоде.(Если вы не знаете, что это означает, что не беспокойтесь об этом.) Это включает в себя зарядку аккумуляторов. (анод = положительный), а также разряжаются батареи (анод = отрицательный). Это следствие, вытекающее из нашего определения, и с традиционной точки зрения, что ячейка — это черный ящик, а все внешнее по отношению к ячейке — это внешняя цепь.

Ситуация резюмирована в следующей таблице:

~	~~~~~	зарядка	~~~~~	разрядка
~~~	~~~~~
— пластина ~	— пластина ~	~~~	катод восстанавливается	~~~~~	анод окисляется
~~~	~~~~~
+ пластина:	~~~~~	анод окисляется	~~~~~	катод восстанавливается

Сделаем краткое исключение из черного ящика. точки зрения и рассмотрим, что происходит внутри электрохимической ячейки.Внутри клетки катионы (положительно заряженные частицы) движутся в направлении катод вносит положительный вклад в обычный ток внутри ячейки , как показано на рисунке ~ 3. Точно так же анионы (отрицательно заряженные частицы), движущиеся к аноду вносят положительный вклад в условный ток внутри ячейка . На рисунке не показаны анионы. Правило анионы на анод, катионы на катод применяются только внутри ячейки. Это правило требуется из-за того, что ток подчиняется закону сохранения закон; ток, который течет в ячейку на аноде, должен протекать через ячейку, а затем катод.За пределами клетки течет ток к аноду; внутри ячейки ток течет от анода. (Кстати, обычно предполагается, что вне клетки нет подвижные анионы или катионы, просто электроны, переносимые металлическими проводами в внешняя цепь.)
Рисунок ~ 3: Анод и катод: внутри Черный ящик

Говоря об ионах, нужно помнить, что катионы положительно заряженный. Мнемоника катионов состоит в том, чтобы рассматривать «t» как знак плюс: ca + ion. Между тем, мнемоника для анионов является чем-то вроде аббревиатура: A Negative ION = ANION.

Помня о правиле катионов на катоде, нужно помнить что внутри ячейки катионы идут на катод (а не с него): ионы ca + + o ca + hode. Соответствующее правило отношения анионов к аноду одинаково действительно, но вам нужно работать усерднее, чтобы помнить, что анионы уходят в (не от) анода.

Пожалуйста, помните, что правило «катионы-катод» подлежит несколько предостережений. В лучшем случае это химическое следствие настоящего определение. Это не может служить определением катода, потому что катод хорошо определен для всех видов устройств, которые нет подвижных катионов, например.г. полупроводниковые диоды, электронно-лучевые трубки и т. д. Еще одно предостережение: это правило применяется к тому, что происходит внутри ячейки, тогда как для большинства целей (включая определение анода / катода) обычно и целесообразно фокусировать на свойствах черного ящика, если смотреть снаружи. (Аналогичный вопросы возникают по пунктам 14 и 16.)

Существует небольшая вероятность путаницы, когда думая об электронно-лучевых трубках и рентгеновских трубках, из-за соблазн отклониться от точки зрения черного ящика.(Подобные вопросы возникают в п. 13 и п. 16.) В Рентгеновская трубка, внутри устройства происходит интересная физика, тогда как определение анода выражается в терминах обычных ток течет во внешний терминал, течет в черный ящик снаружи. Помните, снаружи устройства мы видим позитив обычный ток, выходящий из катода и идущий в анод, в соответствии с нашим определением, как показано на рисунке ~ 1 в разделе ~ 1. Правило: КИСЛОТА: Анод Ток в устройство.(Если заглянуть внутрь устройства, мы увидим электроны вытекает из катода, но это только следствие определение, а не определение как таковое .)

Еще больше возможностей для путаницы, если вы пытаетесь объяснить или дать определение анода / катода с точки зрения электрохимических ячеек хотя бы потому, что мало кто понимает, как такие вещи работай. См. Ссылку ~ 1 и ссылки в ней. Как говорится Итак, обучение происходит от известного к неизвестному. Наше определение анода / катода, как указано в разделе ~ 1, прост и полезен.Внутренний механизм батареи непростой. Это не имеет никакого смысла «объяснить» первое через второе.

Клеммы аккумулятора помечены как положительный и отрицательный. Они помечены в зависимости от напряжения, а не от заряда или тока. Это условно и вполне уместно, потому что положительный вывод остается на положительное напряжение (относительно другой клеммы) во время всех нормальных условия, в том числе когда аккумулятор разряжается, заряжается или просто сидеть там в равновесии без тока.

Напротив, как упоминалось в пункте 5, это было бы дико неуместно маркировать клеммы аккумулятора как анод и катод. Это потому, что вывод, который является катодом во время разряда становится анодом во время перезарядки … и не является ни анодом, ни катодом в равновесной (нетекущей) ситуации.

Кроме того, нет смысла определять анод и катод в терминах электрохимия, потому что эти термины используются во всевозможных ситуациях там, где нет электрохимии, в том числе полупроводниковой диоды, рентгеновские трубки и т. д.

Лодки и другие конструкции, контактирующие с соленая вода может вызвать некоторую путаницу об аноде по сравнению с катодом. На первый взгляд это может быть неочевидно что считается «черным ящиком» и что считается «Внешняя цепь». Традиционная точка зрения такова:

• Вода и металлы, соприкасающиеся с водой, должны быть рассмотрены как гигантская электрохимическая ячейка. Есть анионы и катионы в вода внутри черного ящика.
• Конструкция лодки (или чего-то еще) считается внешняя цепь. Нет анионов или катионов. Текущий переносятся электронами, протекающими внутри металлов.

То есть принято считать лодку внешней по отношению к вода … хотя может показаться более логичным думать о вода как внешняя по отношению к лодке. Это может показаться произвольным, но по крайней мере это согласуется с вышеупомянутым электрохимическим следствием (пункт 12), чтобы реакции окисления происходили на аноде, на катоде протекают реакции восстановления.Это приводит нас к полезная концепция расходуемого анода , который является просто дешевый, легко заменяемый электрод, который помещается в воду и расположены так, чтобы иметь большое положительное напряжение по отношению к остальной части лодка. Это делает все остальное на лодке катодом, в значительной степени уменьшение коррозии, потому что большинство форм коррозии связаны с окислением реакции. Другими словами, то же самое в воде, высококоррозионные анионы, такие как OH ^— и Cl ^— , текут в направлении анод и вдали от всего остального, в соответствии с правило анионов к аноду.Анод, конечно, быстро корродирует, и необходимо время от времени заменять.

Этимология: слова анод и катод были введен в 1834 году Майклом Фарадеем по совету Уильяма Уэвелл, ученый-эрудит и плодовитый мастер слова. Уэвелл немного понимает греческий и находит ему хорошее применение:

• Анод происходит от греческих корней ἀνά + ὀδός (означает восходящий путь).
• Катод происходит от греческих корней κατά + ὀδός (означает нисходящий путь).

Никогда не следует уделять слишком много внимания этимологии, потому что значения могут дрейфовать со временем. Действительно ἀνά и κατά отошли от своих древних корней. Однако ὀδός не имеет, и это ключ. Английские слова, когда были придуманы, явно предназначались для описания расхода, а не напряжения. Эти же корни используются в других греческих языках. и псевдогреческие термины на английском языке, например анаболический, катаракта, одометр, и так далее.

4 Резюме

Меня удивляет, что некоторые люди принимают простую и понятную концепцию. неважно, усложняйте его излишне и притворяйтесь важным.

Имея дело с батареями, не думайте об аноде и катод; думайте с точки зрения положительной клеммы и отрицательной клеммы.

При работе с полупроводниковыми диодами не беспокойтесь об аноде и катод; думайте в терминах стороны, легированной P, и стороны, легированной N.

Общее правило: анод означает ток в черный ящик и катод означает ток из в черный ящик. Стабилитроны дают подняться до отвратительного исключения, которого следует избегать, как чума.

Существует множество свидетельств того, что даже люди, называющие себя эксперты не могут придерживаться терминологии анод / катод. В любом практическая ситуация, всегда есть способ разобраться, как зацепить вещи без глубокого понимания анода по сравнению с катодом.

Термины анод и катод иногда удобны в ситуациях где имеет смысл только одно направление тока.

В других ситуациях обычно лучше избегать терминов анод и катод. Есть лучшие способы сказать то, что нужно сказать.Конструктивное предложение: лучше поговорить о текущем (а не электрод). Лучше поговорить о том, что ток делает (а не то, что «есть» у электрода).

5 Ссылки

Джон Денкер, «Как работает аккумулятор»
www.av8n.com/physics/battery.htm

Что такое анод? — Определение из Corrosionpedia

Что означает анод?

Анод — это сильно поляризованный электрод, по которому электрический ток проходит в электрическое устройство.Обычно направление тока всегда противоположно потоку электронов.

Для иллюстрации: электроны перемещаются от положительного заряда или анода в электрическую цепь. Мнемоника, которая широко используется для определения анода, — это ACID, что означает «анод: ток в устройство».

Corrosionpedia объясняет анод

Распространенное заблуждение относительно полярности анода состоит в том, что он всегда несет положительный заряд.Это связано с тем, что анионы или отрицательно заряженные частицы перемещаются в положительно заряженные электроды. Дело в том, что полярность анода зависит от типа устройства или режима его работы. В большинстве случаев анод имеет положительный заряд в любом устройстве, которое принимает энергию, и несет отрицательный заряд, когда он используется в устройстве, которое выделяет энергию.

Ниже приведены примеры анодов:

• В гальваническом элементе или разряженной батарее анод соответствует отрицательной клемме, поскольку именно здесь ток проходит в батарею.
• В электролитической ячейке или перезаряжаемой батарее анод является положительным, поскольку он получает ток от других источников.
• В электронно-лучевых трубках анод является положительным, поскольку именно здесь электроны выходят из трубки, а положительный ток входит.

Существует несколько типов анодов:

• Анод гальванического элемента — Этот тип анода представляет собой отрицательно заряженный электрод, в котором электроны проходят через внешнюю часть цепи.
• Электролитический анод — В области электрохимии анод является местом окисления и содержит положительный заряд, контактирующий с электролитической ячейкой.
• Диодный анод — В полупроводниковых диодах часть, легированная P, соответствует аноду и дает отверстия в области соединения. Отверстия, через которые подается анод, соединяются с электронами из области, легированной азотом, что приводит к обедненной области.
• Вакуумная трубка — В вакуумных устройствах, таких как электронно-лучевые трубки, анод всегда заряжен положительно и собирает электроны, высвобождаемые катодом за счет электрического притяжения.