Анод катод это: что это такое, как их определить, применение

Что такое анод и катод — простое объяснение

Простое объяснение понятий анод и катод. Как их легко 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. Содержание:

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:

  • Чем отличается переменный ток от постоянного
  • Фазное и линейное напряжение в сети
  • Как зарядить батарейку в домашних условиях
НравитсяЧто такое анод и катод — простое объяснение0)Не нравитсяЧто такое анод и катод — простое объяснение0)
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

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.

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.

Что такое анод и катод, в чем их практическое применение

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

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.

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.

Что такое анод и катод, в чем их практическое применение

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

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.

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.

Что такое анод и катод, в чем их практическое применение

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.

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

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;
  1. 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.

  1. 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.

Анод — Википедия

Ано́д (др.-греч. ἄνοδος — движение вверх) — электрод некоторого прибора, присоединённый к положительному полюсу источника питания. Электрический потенциал анода положителен по отношению к потенциалу катода (кроме гальванических элементов).[источник не указан 1317 дней]

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.

Кроме принудительной организации полезных электрохимических процессов, аноды применяются и для защиты от последствий нежелательных, побочных электрохимических процессов.

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 течёт 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

Как определить катод и анод + описание

Как определить катод и анод + описание

Среди терминологии в сфере электрики встречаются такие понятие, как катод и анод. Это может касательно источников питания, химии, физики и гальваники. Термин может встречаться еще и в вакуумной и полупроводниковой электронике. Им можно обозначать выводы или даже контакты устройства, а еще, каким электрическим знаком они будут обладать.

В данной статье вы узнаете о том, что это такое, а еще как определить катод и анод в диоде, электролизере, у батарейки, где в них плюс, а где минус.

Гальваника и электрохимия

В сфере электрохимии есть пару основных разделов:

  • Элементы гальваники – производство электрической энергии благодаря счету химической реакции. К подобным элементам можно отнести аккумуляторы и батарейки. Их также часто называют химическим токовым источником.
  • Электролиз – воздействие на реакцию химического типа электрической энергией, иными словами – посредством источника питания запускается определенная реакция.

Предлагаем рассмотреть окислительно-восстановительные реакции в элементах гальванического типа, и тогда такие процессы происходят на его электродах?

  • Анод – электродАнод – электрод, и на нем есть окислительная реакция, а именно он будет отдавать электроны. А вот электрод, на котором будет происходить окислительная реакция называется восстановлением.
  • Катод – электрод, на котором будет протекать реакция восстановления, а именно он будет принимать электроны. Электрод, на котором будет реакция восстановления – называется окислителем.

Отсюда возникнет вопрос – где минус, а где плюс у батарейки? Исходя из определения, у гальванических элементов анод будет отдавать электроды.

Обратите внимание, что в ГОСТе 15596-82 дано официальная формулировка наименований вывод источников тока химического типа, если кратко, то плюс будет только на катоде, а минус на аноде.

В таком случае будет рассматриваться протекание электричества по проводнику внешних цепей от окислителя (то есть катода) к аноду, а именно к восстановителю. Так как электроны в цепи будут течь от минуса до плюса, а электричество наоборот, и в таком случае катод будет являться плюсом, а анод минусом. Кстати, ток всегда будет втекать в анод.

Подробности

Процесс электролиза или заряда аккумулятора

Такие процессы походи и обратные гальваническим элементам, так как тут не энергия попадает за счет реакции химического характера, а даже наоборот – химическая реакция будет происходить благодаря внешнему источнику электричества. В таком случае плюсом источника питания все еще будут называть катодом, а минус анодом. А вот контакты заряжаемого элемента гальваники или электроды электролизера уже способны носить противоположные наименования, и следует разобраться, почему.

Важно! При разряде элемента гальваники элемента анод является минусом, а катод плюсом, при зарядке все будет наоборот.

Так как ток от положительного вывода источника питания будет поступать на положительный вывод аккумулятора – последний кстати уже не сможет быть катодом. Ссылаясь на сказанное выше, можно сделать выводы, что в таком случае аккумуляторные электроды при зарядке символически меняют местами. В таком случае через электрод заряжаемого элемента гальваники, в который втекает ток электричества, называют анодом. Итак, при зарядке плюс аккумулятора станет анодом, а минус будет катодом.

Гальванотехника

Катод – электродПроцессы металлического осаждения в результате реакции химического типа под действием электрического тока (при процессе электролиза) называют гальванотехникой. Получается, что мир начал получать золоченные, посеребренные, хромированные или даже покрытые иными металлами украшения, а еще детали. Такой процесс применяют в роли декоративных, а еще в прикладных целях – для того, чтобы улучшать устойчивость к коррозии разных узлов и механизмов агрегатов. Метод работы действия установок для нанесения покрытия гальванического типа будет лежать в применении растворов солей элементов, которыми станут покрывать деталь, в роли электролита.

Определить, где анод, а где катод в гальванике тоже важно. Именно в этом случае анод будет являться электродом, к которому подключаются положительный вывод источника питания, а получается, катод в таком случае станет минусом. При этом металл будет осаждаться (восстанавливаться) на минусовом электроде (речь идет про реакцию восстановления). Получается, что есть вы желаете изготовить позолоченное кольцо собственноручно – подключите к нему отрицательный вывод блочка питания и поместите в емкость с требуемым растворителем.

В электронике

Ножки или электроды полупроводниковых, а еще вакуумных электронных устройств крайне часто называют катодом и анодом. Предлагаем рассмотреть условное обозначение графического типа полупроводникового диода по схеме. Как видите, анод у диода подключают до плюса батареи. Он так называется по той причине – в такой вывод у диода в любом случае будет втекать ток. На настоящем элементе на катоде будет маркировка в воде точки или полоски. Со светодиодом все аналогично, и на 0.5 см светодиодах внутренности видны через колбу. Та половина, что больше является катодом. Аналогичным образом будет обстоять ситуация даже с тиристором, назначение вывод и однополярное использование таких трехногих компонентов делает его управляемым диодом.

У диода вакуумного типа анод тоже обычно подключается до плюса, а катод к минусу, как изображена на схеме. Хотя при приложении напряжения обратного типа – названия элементов не поменяются, несмотря на протекание электрического тока в обратном направлении, пускай даже и незначительного. С пассивными элементами, а именно конденсаторы и резисторы, дела будут обстоять иначе. У резистора не будет выделять отдельно аноды и катоды, ток в нем может начать протекать в любом направлении. Вы сможете давать любые название для его выводов, и все зависит от ситуации, а также рассмотренной схемы. У простых неполярных конденсаторов все точно также. Реже подобное разделение по наименованиям контактов будет наблюдаться в электролитических конденсаторах.

Заключение

Итак, важно подвести итоги, отвечая на вопрос – как запомнить, где плюс, а где же минус у анода и катода? Есть удобное мнемоническое правило для электролиза, аккумуляторного заряда, гальваники и приборов полупроводникового типа. У таких слов с аналогичными наименованиями одинаковое количество букв, что показано ниже. Во всех случаях, которые перечислены выше, ток будет вытекать из катода, а втекать будет в анод. Пусть вас не сбивает с толку постоянная путаница «Почему, когда у аккумулятора при заряде катод становится отрицательным, а при обычных обстоятельствах он положительный?». Следует помнить о том, что у всех элементов электроники, а еще гальванике и электрозиров – в общем у вас энергетических потребителей анодом можно называть вывод, который подключают к плюсу. На этом отличия закончатся, и теперь вам будет проще разбираться что минус, что плюс между выводами устройств и элементов. Напоследок следует посмотреть полезные видеоролике по теме статьи. Теперь вы точно знаете, что такое катод и анод, а еще запомнить их весьма быстро. Надеемся, эта информация была для вас интересной, а еще полезной.

Электролиз, подготовка к ЕГЭ по химии

Электролиз (греч. elektron - янтарь + lysis — разложение) - химическая реакция, происходящая при прохождении постоянного тока через электролит. Это разложение веществ на их составные части под действием электрического тока.

Процесс электролиза заключается в перемещении катионов (положительно заряженных ионов) к катоду (заряжен отрицательно), и отрицательно заряженных ионов (анионов) к аноду (заряжен положительно).

Электролиз

Итак, анионы и катионы устремляются соответственно к аноду и катоду. Здесь и происходит химическая реакция. Чтобы успешно решать задания по этой теме и писать реакции, необходимо разделять процессы на катоде и аноде. Именно так и будет построена эта статья.

Катод

К катоду притягиваются катионы - положительно заряженные ионы: Na+, K+, Cu2+, Fe3+, Ag+ и т.д.

Чтобы установить, какая реакция идет на катоде, прежде всего, нужно определиться с активностью металла: его положением в электрохимическом ряду напряжений металлов.

Электролиз катод

Если на катоде появился активный металл (Li, Na, K) то вместо него восстанавливаются молекулы воды, из которых выделяется водород. Если металл средней активности (Cr, Fe, Cd) - на катоде выделяется и водород, и сам металл. Малоактивные металлы выделяются на катоде в чистом виде (Cu, Ag).

Замечу, что границей между металлами активными и средней активности в ряду напряжений считается алюминий. При электролизе на катоде металлы до алюминия (включительно!) не восстанавливаются, вместо них восстанавливаются молекулы воды - выделяется водород.

В случае, если на катод поступают ионы водорода - H+ (например при электролизе кислот HCl, H2SO4) восстанавливается водород из молекул кислоты: 2H+ - 2e = H2

Анод

К аноду притягиваются анионы - отрицательно заряженные ионы: SO42-, PO43-, Cl-, Br-, I-, F-, S2-, CH3COO-.

Электролиз анод

При электролизе кислородсодержащих анионов: SO42-, PO43- - на аноде окисляются не анионы, а молекулы воды, из которых выделяется кислород.

Бескислородные анионы окисляются и выделяют соответствующие галогены. Сульфид-ион при оксилении окислении серу. Исключением является фтор - если он попадает анод, то разряжается молекула воды и выделяется кислород. Фтор - самый электроотрицательный элемент, поэтому и является исключением.

Анионы органических кислот окисляются особым образом: радикал, примыкающий к карбоксильной группе, удваивается, а сама карбоксильная группа (COO) превращается в углекислый газ - CO2.

Примеры решения

В процессе тренировки вам могут попадаться металлы, которые пропущены в ряду активности. На этапе обучения вы можете пользоваться расширенным рядом активности металлов.

Ряд активности металлов

Теперь вы точно будете знать, что выделяется на катоде ;-)

Итак, потренируемся. Выясним, что образуется на катоде и аноде при электролизе растворов AgCl, Cu(NO3)2, AlBr3, NaF, FeI2, CH3COOLi.

Задания на электролиз

Иногда в заданиях требуется записать реакцию электролиза. Сообщаю: если вы понимаете, что образуется на катоде, а что на аноде, то написать реакцию не составляет никакого труда. Возьмем, например, электролиз NaCl и запишем реакцию:

NaCl + H2O → H2 + Cl2 + NaOH

Натрий - активный металл, поэтому на катоде выделяется водород. Анион не содержит кислорода, выделяется галоген - хлор. Мы пишем уравнение, так что не можем заставить натрий испариться бесследно 🙂 Натрий вступает в реакцию с водой, образуется NaOH.

Запишем реакцию электролиза для CuSO4:

CuSO4 + H2O → Cu + O2 + H2SO4

Медь относится к малоактивным металлам, поэтому сама в чистом виде выделяется на катоде. Анион кислородсодержащий, поэтому в реакции выделяется кислород. Сульфат-ион никуда не исчезает, он соединяется с водородом воды и превращается в серую кислоту.

Электролиз расплавов

Все, что мы обсуждали до этого момента, касалось электролиза растворов, где растворителем является вода.

Перед промышленной химией стоит важная задача - получить металлы (вещества) в чистом виде. Малоактивные металлы (Ag, Cu) можно легко получать методом электролиза растворов.

Но как быть с активными металлами: Na, K, Li? Ведь при электролизе их растворов они не выделяются на катоде в чистом виде, вместо них восстанавливаются молекулы воды и выделяется водород. Тут нам как раз пригодятся расплавы, которые не содержат воды.

Электролиз расплава

В безводных расплавах реакции записываются еще проще: вещества распадаются на составные части:

AlCl3 → Al + Cl2

LiBr → Li + Br2

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Анод — Википедия. 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 (кроме гальванических элементов).[источник не указан 1317 дней]

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.

Кроме принудительной организации полезных электрохимических процессов, аноды применяются и для защиты от последствий нежелательных, побочных электрохимических процессов.

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 течёт 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

90000 How to Define Anode and Cathode 90001 How to Define Anode and Cathode 90002 How to Define Anode and Cathode 90003 90004 John Denker 90005 90006 90007 * Contents 90008 90007 1 Definition 90008 90011 90012 Definition: The 90004 anode 90005 of a device is the terminal where current flows in from outside. The 90004 cathode 90005 of a device is the terminal where current flows out. This is illustrated in figure ~ 1. 90002 A useful mnemonic is ACID: Anode Current Into Device.By current we mean the positive conventional current. Since electrons are negatively charged, positive current flowing in is the same as electrons flowing out. 90006 90002 That's essentially all there is to it. 90006 90021 90022 90007 2 Some Examples 90008 90002 Our definition applies easily and correctly to every situation I can think of (with one execrable exception, as discussed item 11 below). 90006 90027 90012 Voltaic cells and batteries. 90021 90012 The hot cathode in a cathode-ray tube, as found in an old-style television or oscilloscope.90021 90012 The hot cathode in an electronic amplifier tube ( "Fleming valve "). 90021 90012 The hot cathode in an X-ray tube, as in figure ~ 2. 90021 90012 The rotating anode in an X-ray tube, as in figure ~ 2. 90021 90012 A common-anode LED array, such as a 7-segment digit array, although this is not optimal terminology, for reasons discussed in item 8. 90021 90012 The sacrificial anode in a boat; see item 16. 90021 90012 The anode plate and cathode plate (as well as anode mud) in an electrolytic refining cell; see item 9.90021 90044 90002 Crucially, our definition applies just fine to things like a rechargeable battery, where you can not identify the anode and cathode until you see how the device is being operated, as discussed in item 6. 90006 90002 Our definition also applies just fine in cases where it is relatively easy to distinguish anode from cathode "just by looking" as discussed in item 7. 90006 90002 There is one execrable exception, as discussed item 11 below. 90006 90007 3 Discussion 90008 90053 90054 90055 Ours is the original, time-honored definition.It is consistent with the etymology, as discussed in item 17. There is no other sensible definition. I've seen several attempts at definitions, but unless they were equivalent to our definition (as given in section ~ 1), they were grotesquely overcomplicated, wrong, or both. 90056 90054 90055 By well-established convention (going back to Ben Franklin), when we speak of 90004 current 90005 we mean the conventional positive current. In metal wires, the current is carried by 90004 electrons 90005 moving in the direction opposite to the current.This complicates the notion of current, but is necessary because the electron is negatively charged. 90056 90054 90055 For the vast majority of people, there is no point in memorizing the meaning of anode and cathode. The terms just are not very useful, unless you get a job in an electrochemistry laboratory or some comparably narrow specialty. If some day you do need to know the meanings, you can look them up that morning and forget them again that evening. 90056 90054 90055 Note that when we say current-in, we mean current flowing into the device from the external circuit.Similarly when we say current-out, we mean current flowing out of the device toward the external circuit. We are treating the device as a black box, and we are emphatically not talking about whatever currents flow within the device. This black-box terminology is standard in all branches of engineering and science, unless the context clearly requires otherwise. 90002 If you insist on peeking inside the black box, the story gets more complicated, as you can see in figure ~ 2. However, this does not change the letter or the spirit of the definition, which is based on the behavior of the black box, as seen from the outside.90006 90056 90054 90055 It is crucial to remember that the anode / cathode distinction is based on current, not voltage. Anode / cathode is not the same as positive / negative or vice versa. Illustrative example: for a battery being discharged, the positive terminal is the cathode, while for the same battery being recharged, the positive terminal is the anode. 90056 90054 90055 As a trustworthy rule, keep in mind that anode and cathode refer to function, not structure. There are lots of devices where it would be madness to permanently label the structures as anode or cathode, because their function changes from time to time.Rechargeable batteries are a common, very important example, as mentioned in item 5. 90056 90054 90055 Although anode and cathode are fundamentally defined in terms of 90004 function 90005 not structure, there are some exceptional devices where the function is essentially locked to the structure. In such a case, it is arguably permissible to label the 90004 structures 90005 as anode and cathode, because only one direction of current-flow makes sense. On the list in section ~ 2, all the examples 90004 except for the rechargeable battery 90005 are in this category.90002 In any case, keep in mind that this category must be considered the risky exception, not the general rule. The trusty general rule is explained in item 6. 90006 90056 90054 90055 Even in cases where it is arguably possible to identify a definite anode and cathode, there are usually simpler and better ways to designate the terminals. Specifically, for a battery (rechargeable or not), it is conventional and sensible to speak of the positive terminal and negative terminal. For a diode, it is conventional and sensible to speak of the P-doped side and the N-doped side.In particular, for a LED display module, the so-called common-anode configuration would more properly be called the common-P-side configuration. 90056 90054 90055 Here's an interesting and important example: Consider the electrolytic refining of metals such as copper. 90002 During normal operation, a large current flows through the cell, imposed from the outside. Current is pushed into the cell at the anode, and taken out at the cathode. The terminals are labeled according to their normal function, in accordance with the definition given in section ~ 1.90006 90002 At the beginning of the operation, the anode is impure copper. At the end of the operation, the cathode is much higher purity copper. Try googling for anode mud. 90006 90002 If some wise guy temporarily reversed the direction of the current, the normal anode would become the temporary cathode and vice versa. However, this possibility is so kooky that it is usually not even considered. The terminals are labeled according to their 90004 normal 90005 function. 90006 90002 Note the contrast: 90006 90104 90105 90106 90107 Electrolytic refining cell.90108 90109 90110 90109 90106 90107 Ordinary battery 90108 90109 90116 90117 90104 90105 90106 In the refining cell, the open-circuit cell voltage, if any, is very small and completely irrelevant. 90109 90110 90109 90106 In the battery, there is a definite positive terminal and a definite negative terminal. 90109 90116 90117 90104 90105 90106 The voltage drop across the cell is roughly proportional to the current. During operation, the anode will be at a positive voltage relative to the cathode.90109 90110 90109 90106 The voltage drop across the cell is qualitatively the same, no matter whether the current is positive, negative, or zero. The positive terminal is the cathode during discharge, but it is the anode during recharge. 90109 90116 90117 90056 90054 90055 In all cases, you can use the descriptive terms current-sink and current-source as synonyms for anode and cathode. Description is generally preferable to jargon. 90056 90054 90055 It is possible to buy an array of Zener diodes.Alas, according to an established but illogical convention, the so-called common-anode configuration is structurally analogous to a common-anode array of LEDs, in the sense that the P-doped sides are tied together. This is an abomination, because in normal Zener usage, the P-doped side is where the current exits, and should logically be called the cathode. Apparently somebody was under the misimpression that anode / cathode referred to structure instead of function. 90002 You should never use the terms anode or cathode to describe the structural parts of a Zener diode, for the same reason you should not use such terms for the structure of a rechargeable battery.Anode and cathode refer to function, not structure. Instead you should refer to the P-doped side and the N-doped side, and you should insist that others do the same. 90006 90002 Note that reversing the labeling convention for Zener diode arrays would not solve the problem in any fundamental sense, because there are perfectly reasonable circuits in which - part of the time - a Zener diode is forward biased, so that it conducts just like any other diode. This is the same situation we encounter in connection with rechargeable batteries: if you attach permanent anode / cathode labels to the structure, you will be wrong at least part of the time.90006 90148 90105 90150 90148 90105 90150 90148 90105 90150 The terms "anode" and "cathode" 90003 properly apply to function, not structure. 90109 90116 90117 90109 90116 90117 90109 90150 ~~~~~ 90109 90116 90117 90056 90054 90055 Electrochemical corollary: In any electrochemical cell, oxidation reactions take place at the anode, and reduction reactions take place at the cathode. (If you do not know what this means, do not worry about it.) This includes batteries being charged (Anode = positive) as well as batteries being discharged (Anode = negative).This is a corollary flowing from our definition, and from the conventional viewpoint that the cell is the black box, and everything external to the cell is the external circuit. 90002 The situation is summarized in the following table: 90006 90148 90105 90150 ~ 90109 90150 ~~~~~ 90109 90150 90107 charging 90108 90109 90150 ~~~~~ 90109 90150 90107 discharging 90108 90109 90116 90105 90150 ~~~ 90109 90150 ~~~~~ 90109 90116 90105 90150 - plate: 90109 90150 ~~~~~ 90109 90150 cathode 90003 being reduced 90109 90150 ~~~~~ 90109 90150 anode 90003 being oxidized 90109 90116 90105 90150 ~~~ 90109 90150 ~~~~~ 90109 90116 90105 90150 + plate: 90109 90150 ~~~~~ 90109 90150 anode 90003 being oxidized 90109 90150 ~~~~~ 90109 90150 cathode 90003 being reduced 90109 90116 90117 90056 90054 90055 Let us make a brief exception to the black-box viewpoint, and consider what happens inside an electrochemical cell.Inside the cell, cations (positively charged species) moving toward the cathode make a positive contribution to the conventional current 90004 inside the cell 90005, as shown in figure ~ 3. Similarly, anions (negatively charged species) moving toward the anode make a positive contribution to the conventional current 90004 inside the cell 90005. No anions are shown in the figure. The rule anions-to-anode, cations-to-cathode applies only inside the cell. This rule is required by the fact that current obeys a conservation law; current that flows into the cell at the anode must flow through the cell and then out the cathode.Outside the cell, current flows toward the anode; inside the cell, current flows away from the anode. (By the way, it is usually assumed that outside the cell, there are no mobile anions or cations, just electrons carried by metal wires in the external circuit.) 90003 Figure ~ 3: Anode and Cathode: Inside the Black Box 90002 When talking about ions, you need to remember that cations are positively charged. The mnemonic for cations is to view the 't' as a plus sign: ca + ion. Meanwhile, the mnemonic for anions is something of an acronym: A Negative ION = ANION.90006 90002 When remembering the cations-to-cathode rule, you need to remember that inside the cell, cations go to (not from) the cathode: ca + ions + O ca + hode. The corresponding anions-to-anode rule is equally valid, but you have to work harder to remember that the anions go to (Not from) the anode. 90006 90002 Please remember that the cations-to-cathode rule is subject to multiple caveats. It is at best a chemical corollary to the real definition. It can not possibly serve as the definition of cathode, because the cathode is well-defined for all sorts of devices that do not have any mobile cations, e.g. semiconductor diodes, cathode-ray tubes, et cetera. Another caveat is that this rule applies to what's going on inside the cell, whereas for most purposes (including the anode / cathode definition) it is conventional and appropriate to focus on the properties of the black box, as seen from the outside. (Similar issues arise in item 14 and item 16.) 90006 90056 90054 90055 There is some slight potential for confusion when thinking about cathode ray tubes and X-ray tubes, because of the temptation to deviate from the black-box viewpoint.(Similar issues arise in item 13 and item 16.) In an X-ray tube, the interesting physics is happening inside the device, whereas the definition of anode is expressed in terms of conventional current flowing into the external terminal, flowing into the black box from outside. Remember, from outside the device we see positive conventional current coming out of the cathode and going into the anode, in accordance with our definition, as seen in figure ~ 1 in section ~ 1. The rule is ACID: Anode Current Into Device.(If we peek inside the device, we see electrons streaming out of the cathode, but that's only a corollary of the definition, not the definition 90004 per se 90005.) 90056 90054 90055 There is even more potential for confusion if you try to explain or define anode / cathode in terms of electrochemical cells, if only because very very few people understand how such things work. See reference ~ 1 and references therein. As the saying goes, learning proceeds from the known to the unknown. Our definition of anode / cathode, as given in section ~ 1, is simple and useful.The internal mechanism of a battery is not simple. It makes no sense to "explain" the former in terms of the latter. 90002 Battery terminals are labeled positive and negative. They are labeled according to voltage, not charge or current. This is conventional and entirely appropriate, because the positive terminal remains at a positive voltage (relative to the other terminal) during all normal conditions, including when the battery is discharging, recharging, or just sitting there in equilibrium with no current flowing.90006 90002 In contrast, as mentioned in item 5, it would be wildly inappropriate to label the battery terminals as anode and cathode. That's because the terminal that is the cathode during discharge becomes the anode during recharge ... and is neither anode nor cathode in the equilibrium (no current) situation. 90006 90002 Furthermore, it makes no sense to define anode and cathode in terms of electrochemisty, because the terms are used in all sorts of situations where there is no electrochemistry involved, including semiconductor diodes, X-ray tubes, et cetera.90006 90056 90054 90055 Boats and other structures in contact with salt water give rise to a situation with some potential for confusion about anode versus cathode. At first glance it might not be obvious what's considered the "black box" and what's considered the "External circuit". The conventional viewpoint is this: 90011 90012 The water, and the metals touching the water, are to be thought of as a giant electrochemical cell. There are anions and cations in the water, inside the black box.90021 90012 The structure of the boat (or whatever) is considered the external circuit. There are no anions or cations. The current is carried by electrons flowing inside metals. 90021 90022 90002 That is to say, the convention is to consider the boat as external to the water ... even though it might seem more logical to think of the water as external to the boat. This may seem arbitrary, but at least it is consistent with the aforementioned electrochemical corollary (Item 12), so that oxidation reactions take place at the anode, and reduction reactions take place at the cathode.This leads us to the useful concept of a 90004 sacrificial anode 90005, which is just a cheap, easily-replaceable electrode that is placed in the water and arranged to have a large positive voltage with respect to the rest of the boat. That makes everything else on the boat a cathode, greatly reducing corrosion, because most forms of corrosion involve oxidation reactions. To say the same thing in other words, inside the water, highly corrosive anions such as OH 90272 90272 - 90274 90274 and Cl 90272 90272 - 90274 90274 are flowing toward the anode and away from everything else, in accordance with the anions-to-anode rule.The anode, of course, corrodes rapidly, and needs to be replaced on occasion. 90006 90056 90054 90055 Etymology: The words anode and cathode were introduced in 1834 by Michael Faraday on the advice of William Whewell, the polymathic scientist and prolific wordsmith. Whewell understood quite a bit of Greek, and put it to good use: 90011 90012 Anode comes from the Greek roots ἀνά + ὀδός (meaning upward path). 90021 90012 Cathode comes from the Greek roots κατά + Ὀδός (meaning downward path).90021 90022 90002 One should never place too much emphasis on etymology, because meanings can drift over time. Indeed ἀνά and κατά have drifted from their ancient roots. However, ὀδός has not, and that's the key. The English words, when coined, were clearly intended to describe flow, not voltage. The same roots are used in other Greek and pseudo-Greek terms in English, e.g. anabolic, cataract, odometer, et cetera. 90006 90056 90293 90007 4 Summary 90008 90002 I am astonished that some people take a concept that is simple and unimportant, make it needlessly complex, and pretend it is important.90006 90002 When dealing with batteries, do not think in terms of anode and cathode; think in terms of positive terminal and negative terminal. 90006 90002 When dealing with semiconductor diodes, do not worry about anode and cathode; think in terms of P-doped side and N-doped side. 90006 90002 The general rule is: Anode means current 90004 into 90005 the black box and cathode means current 90004 out from 90005 the black box. Zener diodes give rise to an execrable exception that should be avoided like the plague.90006 90002 There is abundant evidence that even people who call themselves experts can not keep the anode / cathode terminology straight. In any practical situation, there is always a way to figure out how to hook things up without a deep understanding of anode versus cathode. 90006 90002 The terms anode and cathode are sometimes convenient, in situations where only one direction of current makes sense. 90006 90002 In other situations, it is usually better to avoid the terms anode and cathode. There are better ways to say what needs to be said.Constructive suggestion: it is better to talk about the current (Rather than the electrode). It is better to talk about what the current is 90004 doing 90005 (rather than what the electrode "is"). 90006 90007 5 References 90008 90053 90319 90320 90055 John Denker, "How a Battery Works" 90003 www.av8n.com/physics/battery.htm 90056 90293 .90000 Cathode Materials and Cathode / Anode Ratios 90001 90002 90003 Q. 90004 Can we use titanium as a cathode in our Type I, II and III anodizing tanks, and what are the guidelines for cathode to anode surface area ratios? 90005 90002 90003 A. 90004 Titanium cathodes can be used, but titanium is no better than Type 316 stainless steel in 165 g / l to 220 g / l room temperature, or colder, sulfuric acid. I do not know of a single Type I, II, or III anodizing cathode made of titanium.Because titanium is more expensive than 316 SS, I believe 316 stainless is a better choice for all three types of anodizing tanks. 90005 90002 The Type I anodizing electrolyte is chromic acid, essentially non-corrosive to both stainless steel and mild (carbon) steel. The life of either of these materials is nearly indefinite when used as the cathode for this process. Both are a fraction of the cost of titanium. 90005 90002 Because chromic acid is not corrosive to mild or stainless steel, the tank itself is often used as the cathode by masking most of the inside of the tank with an insulating material such as polypropylene or other non-conductive material.Leave the areas unmasked that serve as the cathode. Steel or stainless steel cathodes can also be suspended in a poly tank instead of using parts of the tank as cathodes. 90005 90002 For Type II anodizing in dilute sulfuric acid, both 316 SS and aluminum make good cathodes. Many only use aluminum because it is a better conductor of electricity. 90005 90002 The best aluminum alloy to use is 6063-T6. It has about 25-percent better conductivity than 6061-T6. There is very little difference, if any, in the performance of aluminum vs.stainless steel, although the common perception is that aluminum is better because of its conductivity. Aluminum normally has to be replaced every two to four years, depending on tank anodizing activity, bath concentration and temperature. Stainless steel may last as long as 10 years. Five to eight years would be the expected life span. 90005 90002 The cathodes, no matter what the material, are only subject to deterioration (corrosion) when no anodizing is going on. When anodizing is taking place, the cathodes are "cathodically protected."If you want the cathodes to be cathodically protected at all times, a cathodic trickle charge can be set up to operate when there is no operating current in the tank. This will help prolong the life of any cathode. 90005 90002 Lead is also used as a cathode. It works well, but does deteriorate slowly and can cause problems with low lead levels in the wastewater. This is normally only a problem if there is inadequate wastewater treatment. The life span of lead as a cathode material is 10 to 15 years or more.90005 90002 90003 Cathode to anode recommendations: 90004 90005 90026 90027 Type I: Make the cathode no larger than about 20 percent of the average anode surface area: 1: 5, cathode to anode. A ratio of 1:10 is often used. 90028 90027 Type II: Make the cathode about ½ the max anode surface area: 1: 2, cathode to anode. 90028 90027 Type III: Make the cathode between ¾ - 1 times the max anode area, about 1: 1.3, up to 1: 1. 90028 90033 90002 90005 90036 90002 90038 Originally published in the July 2017 issue.90039 90005 90002 90005 90002 90005 .90000 cathode and anode - Translation into French - examples English 90001 90002 90003 These examples may contain rude words based on your search. 90004 90002 90003 These examples may contain colloquial words based on your search. 90004 90002 The 90009 cathode and anode 90010 may be non-porous. 90004 90002 A cationic membrane may be positioned between the 90009 cathode and anode 90010 of the fuel cell.90004 On peut par ailleurs placer une membrane cationique entre la 90009 cathode et l'anode 90010 de la pile à combustible. 90002 orientated in a reverse direction relative to the 90009 cathode and anode 90010 lines. 90004 90002 A 90009 cathode and anode 90010 manifold, tie-bolt penetrations and tie-bolts are located within the circular footprint.90004 Un collecteur de 90009 cathode et d'anode 90010, des ouvertures de boulon de liaison et des boulons de liaison sont situés dans l'empreinte circulaire. 90002 the battery pack further includes 90009 cathode and anode 90010 current collectors 90004 le bloc de batteries comprend en outre des collecteurs de courant 90009 cathode et anode 90010 90002 the plasma channels each comprise spaced elongated 90009 cathode and anode 90010 electrodes and an ionizable gas filling 90004 les canaux à plasma comprennent chacun des électrodes allongées et espacées, formant 90009 cathode et anode 90010 et un gaz de remplissage ionisable 90002 A voltage is provided between the 90009 cathode and anode 90010.90004 90002 the electrode assembly is arranged between the 90009 cathode and anode 90010 90004 90002 pressure differential between 90009 cathode and anode 90010 is controlled by valve of valve complex 90004 le différentiel de pression entre la 90009 cathode et l'anode 90010 est régulé par une vanne d'un ensemble de vannes 90002 The 90009 cathode and anode 90010 are located in separate half-cells which are in electrochemical contact through an electrically neutral ionic conductor.90004 La 90009 cathode et l'anode 90010 sont placées dans des demi-cellules séparées et en contact électrochimique par l'intermédiaire d'un conducteur ionique électriquement neutre. 90002 An induction vector of a magnetic field produced in the 90009 cathode and anode 90010 chambers has a predominantly axial direction. 90004 Un vecteur d'induction de champ magnétique produit dans les chambres de 90009 cathode et d'anode 90010 présente une direction axiale prédominante.90002 Between the 90009 cathode and anode 90010 chambers there is an additional electrode (5) with orifices (9) formed therein. 90004 Une électrode supplémentaire (5) dotée d'orifices (9) formés dans cette dernière est disposée entre les chambres de 90009 cathode et d'anode 90010. 90002 The separator arrangement may be configured to permit ionic flow between electroactive materials disposed within the 90009 cathode and anode 90010 chambers.90004 Le système de séparateur peut être conçu pour permettre un flux ionique entre des matériaux électroactifs disposés dans les chambres de 90009 cathode et d'anode 90010. 90002 One of the 90009 cathode and anode 90010 chambers may be configured to permit an electroactive material to flow through the chamber during operation. 90004 L'une des chambres de 90009 cathode et d'anode 90010 peut être conçue pour qu'un matériau électroactif s'écoule à travers la chambre pendant le fonctionnement.90002 The 90009 cathode and anode 90010 are arranged to produce an electric field having at least a component in the axial direction of the thruster. 90004 La 90009 cathode et l'anode 90010 sont disposées de manière à créer un champ électrique ayant au moins un composant dans la direction axiale du propulseur. 90002 A pressure or density differential is created between the 90009 cathode and anode 90010 electrodes, each of which is contained in one of the half cells.90004 Un différentiel de pression ou de densité est crée entre les électrodes de 90009 cathode et d'anode 90010, qui sont chacune contenues dans une des demi-cellules. 90002 The joined cell of 90009 cathode and anode 90010 is either wound, rolled, or stacked. 90004 90002 90009 cathode and anode 90010 structures for a battery each include one or more tabs welded to a substrate 90004 des structures de 90009 cathode et d'anode 90010 pour une pile, qui comportent chacune une ou plusieurs languettes soudées sur un substrat 90002 The 90009 cathode and anode 90010 insulating plates (7, 6) are welded on the step (12), respectively.90004 Les plaques d'isolation de 90009 cathode et d'anode 90010 (7, 6) sont soudées sur l'étage (12) respectivement. 90002 this causes an electron current to be established between the thermionic 90009 cathode and anode 90010 90004 .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *