Катод отрицательный или положительный: Знаем ли мы, что такое АНОД? и что такое КАТОД? / Теория, измерения и расчеты / Сообщество EasyElectronics.ru

Что такое положительный катод?

Положительный катод — это тип катода, проводника, в котором электрический ток покидает электрический аппарат. Это обычно встречается в гальванических элементах, таких как работающие батареи, где он поставляет электроны для питания цепи. В этих электрических ячейках электроны движутся в направлении положительного катода снаружи ячейки, а положительные ионы движутся в направлении положительного катода изнутри ячейки. Как правило, устройства, которые подают электроэнергию, следуют этой схеме и содержат положительные катоды.

Хотя катод обычно известен как отрицательный электрод, это всего лишь общая характеристика, а не точное определение. Это предположение основано на движении катионов или положительно заряженных ионов к катоду, а анионов или отрицательно заряженных ионов — к другому электроду, который называется анодом. В положительном катоде движение катионов к другому источнику положительного заряда может показаться нелогичным.

Это движение, однако, обусловлено химическим градиентом концентрации, а не потенциалом электрического заряда.

Положительные катоды часто встречаются в гальванических элементах, которые состоят из двух отдельных полуклеток, соединенных солевым мостиком или мембраной. Каждая полуэлемент содержит металл, контактирующий с электролитом, который может представлять собой либо материал, либо солевой раствор, содержащий ионы этого конкретного металла. Движение ионов в катод и развитие химических реакций позволяют гальванической ячейке генерировать электрическую энергию из химической энергии. Положительный катод будет местом восстановления, когда катионы в растворе становятся электрически нейтральными, когда они присоединяются к твердому металлу. Это создает отток электрического тока от катода, а также приток электронов, необходимый для восстановления катионов.

Батареи обычно содержат многие из этих гальванических элементов для обеспечения достаточного количества энергии, используя принцип, описанный выше.

В конечном итоге все катионы будут перемещаться в катод, не оставляя ионов для продолжения реакции. На этом этапе способность батареи генерировать энергию будет исчерпана.

Аккумуляторы могут подавать ток в противоположном направлении, чтобы восстановить электрохимические элементы до их начальных условий. Эти батареи используют тот факт, что многие химические реакции, создающие энергию, также обратимы. В перезаряжаемой батарее положительный электрод переключается с катода на анод, когда химическая реакция идет в обратном направлении. Электроны уходят от некогда положительного катода, а ионы металлов покидают катод, чтобы присоединиться к электролиту или раствориться обратно в раствор соли.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

Катоды. Что такое анод и катод — простое объяснение

Катод – это электрод устройства, который подключен к отрицательному полюсу источнику тока. Анод – противоположность ему. Это электрод прибора, подключенный к положительному полюсу источника тока.

Обратите внимание! Чтобы легче запомнить разницу между ними, используют шпаргалку. В словах «катод»-«минус», «анод»-«плюс» одинаковое число букв.

Применение в электрохимии

В этом разделе химии катод – это отрицательно заряженный электрический проводник (электрод), притягивающий к себе положительно заряженные ионы (катионы) во время процессов окисления и восстановления.

Электролитическое рафинирование – это электролиз сплавов и водных растворов. Большинство цветных металлов подвергаются такой очистке. При помощи электролитической очистки получается металл с высокой чистотой. Так, степень чистоты меди после рафинирования достигает 99,99%.

На положительном электрическом проводнике во время рафинирования или очистки проходит электролитический процесс. Во время него металл с примесями помещают в электролизер и делают анодом. Такие процессы проводятся при помощи внешнего источника электрической энергии и называются реакциями электролиза. Осуществляются в электролизерах. Он выполняет функцию электронасоса, нагнетающего отрицательно заряженные частицы (электроны) в отрицательный проводник и удаляющего его из анода. Откуда исходит ток, неважно.

На катоде очищается металл от посторонних примесей. Простой катод изготавливается из вольфрама, иногда – из тантала. Достоинством вольфрамового отрицательного электрода является стойкость его изготовления. Из недостатков – имеет низкую эффективность и неэкономичность. Сложные катоды имеют разное устройство. У многих таких типов проводников на чистый металл сверху наносится специальный слой, который активирует получение большей производительности при относительно низких температурах. Они очень экономичны. Их недостаток состоит в небольшой устойчивости производительности.

Готовый чистый металл тоже называется катодом. Например, цинковый или платиновый катод. На производстве отрицательный проводник отделяют от катодной основы при помощи катодосдирочных машин.

При удалении отрицательно заряженных частиц из электрического проводника на нем создается анод, а при нагнетании отрицательно заряженных частиц на электрический проводник – катод. При электролизе очищаемого металла его положительные ионы притягивают к себе отрицательно заряженные частицы на отрицательном проводнике, и происходит восстановительный процесс. Чаще всего используют такие аноды:

  • цинковые;
  • кадмиевые;
  • медные;
  • никелевые;
  • оловянные;
  • золотые;
  • серебряные;
  • платиновые.

Чаще всего на производстве используют цинковые аноды. Они бывают:

  • катанные;
  • литые;
  • сферические.

Больше всего применяют катанные цинковые аноды. Еще используют никелевые и медные. А вот кадмиевые почти не используются из-за их токсичности для экологии. Бронзовые и оловянные аноды применяют при изготовлении радиоэлектронных печатных плат.

Гальванизация (гальваностегия) – процесс нанесения тонкого слоя металла на другой предмет с целью предотвращения коррозии изделия, окисления контактов в электронике, износостойкости, декорации. Суть процесса такая же, как при рафинировании.

Цинк и олово используют для повышения стойкости изделия при коррозии. Цинкование бывает холодным, горячим, гальваническим, газотермическим и термодиффузионным. Золото используют в основном в защитно-декоративных целях. Серебро повышает стойкость контактов электроприборов к окислению. Хром – для увеличения износостойкости и защиты от коррозии. Хромирование придает изделиям красивый и дорогой вид. Используется для нанесения на ручки, краны, колесные диски и т.д. Процесс хромирования токсичен, поэтому строго регламентируется законодательством разных стран. Ниже на картинке представлен метод гальванизации при помощи никеля.

Применение в вакуумных электронных приборах

Здесь катод выступает источником свободных электродов. Они образуются в ходе их выбивания из металла при высоких температурах. Положительно заряженный электрод притягивает электроны, выпущенные отрицательным проводником. В разных аппаратах он в разной степени собирает их в себя. В электронных трубках он полностью притягивает отрицательно заряженные частицы, а в электронно-лучевых приборах – частично, формируя в завершении процесса электронный луч.

Изучение таких отраслей, как электрохимия и цветная металлургия, невозможно без понимания в полной мере терминов катод и анод. В то же время эти термины являются неотъемлемой частью вакуумных и полупроводниковых электронных приборов.

Катод и анод в электрохимии

Под электрохимией следует понимать раздел физической химии, изучающий химические процессы, вызываемые воздействием электрического тока, а также электрические явления, вызываемые химическими процессами. Существует два основных вида электрохимических операций:

  • Процедура преобразования электрического воздействия в химическую реакцию, называемая электролизом;
  • Процедура преобразования химической реакции в электрический ток, называемая гальваническим процессом.

В электрохимии под терминами анод и катод понимают следующее:

  1. Электрод, на котором проходит окислительная реакция, называется анодом;
  2. Электрод, на котором осуществляется процедура восстановления, называется катодом.

Под процессами окисления стоит понимать процедуру, при которой частица отдает электроны. Восстановительный процесс подразумевает процедуру принятия электронов частицей. Соответственно, частицы, которые отдают электроны, именуются «восстановителями», и они подвержены окислению. Частицы, которые принимают электроны, именуются «окислителями», они восстанавливаются.

Цветная металлургия широко использует процесс электролиза для выделения металлов из добытых руд и дальнейшей очистки. В процедуре электролиза применяются растворимые и нерастворимые аноды, а сами процессы называются электрорафинированием и электроэкстракцией, соответственно.

Катод в вакуумных приборах

Одной из разновидностей электровакуумных приборов является электронная лампа. Предназначение электроламп – регулирование потока электронов, дрейфующих в вакууме между другими электродами. Конструктивно электролампа выглядит как герметичный сосуд-баллон, с помещенными в середине мелкими металлическими выводами.

Численность выводов зависит от вида радиолампы.

В составе любой радиолампы такие элементы:

  • Катод;
  • Анод;
  • Сетка.

Катодом электролампы подразумевается разогретый электрод, подключенный к «минусу» блока питания и испускающий электроны, будучи накаленным. Эти электроны движутся к аноду, подключенному к «плюсу». Процесс испускания электронов разогретым катодом называется термоэмиссией, а возникший при этом ток именуется током термоэмиссии. Метод нагрева обуславливает разновидности катодов:

  • Катод прямого разогрева;
  • Катод непрямого разогрева.

Катодом непосредственного накала является прочный вольфрамовый проводник большого сопротивления. Прогревание катода проходит путем подвода к нему напряжения.

Важно! К особенностям электронных ламп непосредственного нагрева относятся быстрый запуск лампы в работу при меньшем потреблении мощности, хотя за счет срока службы. Поскольку питающий ток таких ламп является постоянным, то ограничено их применение в среде переменного тока.

Электролампы, у которых внутри катода, выполненного в виде цилиндра, размещена нагревающая нить, называются радиолампами косвенного нагрева.

Конструктивно анод выглядит в виде пластины либо коробочки, размещенной вокруг катода с сеткой и имеющей потенциал, обратный катоду. Дополнительные электроды, размещенные между анодом и катодом, называются сеткой и применяются для регулировки потока электронов.

Катод у полупроводниковых приборов

К полупроводниковым приборам относятся устройства, состоящие из вещества, удельное электрическое сопротивление которого больше сопротивления проводника, но меньше сопротивления диэлектрика. К особенностям таких приборов относится большая зависимость электропроводимости от концентрации добавок и влияния электрическим током. Свойства p-n перехода определяют принципы работы большей части полупроводниковых компонентов.

Наиболее простым представителем полупроводниковых компонентов является диод. Это элемент, имеющий два вывода и один p-n переход, отличительной особенностью которого выступает протекание тока в одном направлении.

Про анод и катод источника питания необходимо знать тем, кто занимается практической электроникой. Что и как называют? Почему именно так? Будет углублённое рассмотрение темы с точки зрения не только радиолюбительства, но и химии. Наиболее популярное объяснение звучит следующим образом: анод — это положительный электрод, а катод — отрицательный. Увы, это не всегда верно и неполно. Чтобы уметь определить анод и катод, необходимо иметь теоретическую базу и знать, что да как. Давайте рассмотрим это в рамках статьи.

Анод

Обратимся к ГОСТ 15596-82, который занимается химическими Нас интересует информация, размещённая на третьей странице. Согласно ГОСТу, отрицательным электродом является именно анод. Вот так да! А почему именно так? Дело в том, что именно через него электрический ток входит из внешней цепи в сам источник. Как видите, не всё так легко, как кажется на первый взгляд. Можно посоветовать внимательно рассматривать представленные в статье картинки, если содержимое кажется слишком сложным — они помогут понять, что же автор хочет вам донести.

Катод

Обращаемся всё к тому же ГОСТ 15596-82. Положительным электродом химического источника тока является тот, при разряде из которого он выходит во внешнюю цепь. Как видите, данные, содержащиеся в ГОСТ 15596-82, рассматривают ситуацию с другой позиции. Поэтому при консультировании с другими людьми насчет определённых конструкций необходимо быть очень осторожным.

Возникновение терминов

Их ввёл ещё Фарадей в январе 1834 года, чтобы избежать неясности и добиться большей точности. Он предлагал и свой вариант запоминания на примере с Солнцем. Так, у него анод — это восход. Солнце движется вверх (ток входит). Катод — это заход. Солнце движется вниз (ток выходит).

Пример радиолампы и диода

Продолжаем разбираться, что для обозначения чего используется. Допустим, один из данных потребителей энергии у нас имеется в открытом состоянии (в прямом включении). Так, из внешней цепи диода в элемент по аноду входит электрический ток. Но не путайтесь благодаря такому объяснению с направлением электронов. Через катод во внешнюю цепь из используемого элемента выходит электрический ток. Та ситуация, что сложилась сейчас, напоминает случаи, когда люди смотрят на перевёрнутую картину. Если данные обозначения сложные — помните, что разбираться в них таким образом обязательно исключительно химикам. А сейчас давайте сделаем обратное включение. Можно заметить, что полупроводниковые диоды практически не будут проводить ток. Единственное возможное здесь исключение — обратный пробой элементов. А электровакуумные диоды (кенотроны, радиолампы) вообще не будут проводить обратный ток. Поэтому и считается (условно), что он через них не идёт. Поэтому формально выводы анод и катод у диода не выполняют свои функции.

Почему существует путаница?

Специально, чтобы облегчить обучение и практическое применение, было решено, что диодные элементы названия выводов не будут менять зависимо от своей схемы включения, и они будут «прикреплены» к физическим выводам. Но это не относится к аккумуляторам. Так, у полупроводниковых диодов всё зависит от типа проводимости кристалла. В электронных лампах этот вопрос привязан к электроду, который эмитирует электроны в месте расположения нити накала. Конечно, тут есть определённые нюансы: так, через такие как супрессор и стабилитрон, может немного протекать обратный ток, но здесь существует специфика, явно выходящая за рамки статьи.

Разбираемся с электрическим аккумулятором

Это по-настоящему классический пример химического источника электрического тока, что является возобновляемым. Аккумулятор пребывает в одном из двух режимов: заряд/разряд. В обоих этих случаях будет разное направление электрического тока. Но обратите внимание, что полярность электродов при этом меняться не будет. И они могут выступать в разных ролях:

  1. Во время зарядки положительный электрод принимает электрический ток и является анодом, а отрицательный его отпускает и именуется катодом.
  2. При отсутствии движения о них разговор вести нет смысла.
  3. Во время разряда положительный электрод отпускает электрический ток и является катодом, а отрицательный принимает и именуется анодом.

Об электрохимии замолвим слово

Здесь используют немного другие определения. Так, анод рассматривается как электрод, где протекают окислительные процессы. И вспоминая школьный курс химии, можете ответить, что происходит в другой части? Электрод, на котором протекают восстановительные процессы, называется катодом. Но здесь нет привязки к электронным приборам. Давайте рассмотрим ценность окислительно-восстановительных реакций для нас:

  1. Окисление. Происходит процесс отдачи частицей электрона. Нейтральная превращается в положительный ион, а отрицательная нейтрализуется.
  2. Восстановление. Происходит процесс получения частицей электрона. Положительная превращается в нейтральный ион, а потом в отрицательный при повторении.
  3. Оба процесса являются взаимосвязанными (так, количество электронов, что отданы, равняется присоединённому их числу).

Также Фарадеем для обозначения были введены названия для элементов, что принимают участие в химических реакциях:

  1. Катионы. Так называются положительно заряженные ионы, что двигаются в в сторону отрицательного полюса (катода).
  2. Анионы. Так называются отрицательно заряженные ионы, что двигаются в растворе электролита в сторону положительного полюса (анода).

Как происходят химические реакции?

Окислительная и восстановительная полуреакции являются разделёнными в пространстве. Переход электронов между катодом и анодом осуществляется не непосредственно, а благодаря проводнику внешней цепи, на котором создаётся электрический ток. Здесь можно наблюдать взаимное превращение электрической и химической форм энергии. Поэтому для образования внешней цепи системы из проводников разного рода (коими являются электроды в электролите) и необходимо пользоваться металлом. Видите ли, напряжение между анодом и катодом существует, как и один нюанс. И если бы не было элемента, что мешает им напрямую произвести необходимый процесс, то ценность источников химического тока была бы весьма низка. А так, благодаря тому, что заряду необходимо пройтись по той схеме, была собрана и работает техника.

Что есть что: шаг 1

Теперь давайте будем определять, что есть что. Возьмём гальванический элемент Якоби-Даниэля. С одной стороны он состоит из цинкового электрода, который опущен в раствор сульфата цинка. Затем идёт пористая перегородка. И с другой стороны имеется медный электрод, который расположен в растворе Они соприкасаются между собой, но химические особенности и перегородка не дают смешаться.

Шаг 2: Процесс

Происходит окисление цинка, и электроны по внешней цепи двигаются к меди. Так получается, что гальванический элемент имеет анод, заряженный отрицательно, и катод — положительный. Причем данный процесс может протекать только в тех случаях, когда электронам есть куда «идти». Дело в том, что попасть напрямую от электрода к другому мешает наличие «изоляции».

Шаг 3: Электролиз

Давайте рассмотрим процесс электролиза. Установка для его прохождения является сосудом, в котором имеется раствор или расплав электролита. В него опущено два электрода. Они подключены к источнику постоянного тока. Анод в этом случае — это электрод, который подключен к положительному полюсу. Здесь происходит окисление. Отрицательно заряженный электрод — это катод. Здесь протекает реакция восстановления.

Шаг 4: Напоследок

Поэтому при оперировании данными понятиями всегда необходимо учитывать, что анод не в 100% случаев используется для обозначения отрицательного электрода. Также катод периодически может лишаться своего положительного заряда. Всё зависит от того, какой процесс на электроде протекает: восстановительный или окислительный.

Заключение

Вот таким всё и является — не очень сложно, но не скажешь, что и просто. Мы рассмотрели гальванический элемент, анод и катод с точки зрения схемы, и сейчас проблем с соединением источников питания с наработками у вас быть не должно. И напоследок нужно оставить ещё немного ценной для вас информации. Всегда приходится учитывать разницу, которую имеет анода. Дело в том, что первый всегда будет немного большим. Это из-за того, что коэффициент полезного действия не работает с показателем в 100 % и часть зарядов рассеивается. Именно из-за этого можно увидеть, что аккумуляторы имеют ограничение на количество раз заряда и разряда.

Химические реакции, сопровождающиеся переносом электронов () делятся на два типа: реакции, протекающие самопроизвольно и реакции, протекающие при прохождении тока через раствор или расплав .

Раствор или расплав электролита помещают в специальную емкость — электролитическую ванну .

Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц — ионов, электронов и др. под действием внешнего электрического поля. Электрическое поле в растворе или расплаве электролита создают электроды .

Электроды — это, как правило, стержни из материала, проводящего электрический ток. Их помещают в раствор или расплав электролита , и подключают к электрической цепи с источником питания.

При этом отрицательно заряженный электрод катод — притягивает положительно заряженные ионы — катионы . Положительно заряженный электрод (анод ) притягивает отрицательно заряженные частицы (анионы ). Катод выступает в качестве восстановителя, а анод — в качестве окислителя.

Различают электролиз с активными и инертными электродами. Активные (растворимые) электроды подвергаются химическим превращениям в процессе электролиза. Обычно их изготавливают из меди, никеля и других металлов. Инертные (нерастворимые) электроды химическим превращениям не подвергаются. Их изготавливают из неактивных металлов, например, платины , или графита .

Электролиз растворов

Различают электролиз раствора или расплава химического вещества. В растворе присутствует дополнительное химическое вещество — вода , которая может принимать участие в окислительно-восстановительных реакциях.

Катодные процессы

В растворе солей катод притягивает катионы металлов. Катионы металлов могут выступать в качестве окислителей . Окислительные способности ионов металлов различаются. Для оценки окислительно-восстановительных способностей металлов применяют электро-химический ряд напряжений :

Каждый металл характеризуется значением электрохимического потен-циала. Чем меньше потенциал , тем больше восстановительные свойства металла и тем меньше окислительные свойства соответствующего иона этого металла. Разным ионам соответствуют разные значения этого потенциала. Электрохимический потенциал — относительная величина. Электрохимический потенциал водорода принят равным нулю.

Также около катода находятся молекулы воды Н 2 О . В составе воды есть окислитель — ион H + .

При электролизе растворов солей на катоде наблюдаются следующие закономерности:

1. Если металл в соли — активный (до Al 3+ включительно в ряду напряжений ), то вместо металла на катоде восстанавливается (разряжается) водород , т. к. потенциал водорода намного больше. Протекает процесс восстановления молекулярного водорода из воды, при этом образуются ионы OH — , среда возле катода — щелочная:

2H 2 O +2ē → H 2 + 2OH —

Например , при электролизе раствора хлорида натрия на катоде будет вос-станавливаться только водород из воды.

2. Если металл в соли – средней активности (между Al 3+ и Н +) , то на катоде восстанавливается (разряжается ) и металл , и водород , так как потенциал таких металлов сравним с потенциалом водорода:

Me n+ + nē → Me 0

Например , при электролизе раствора сульфата железа (II) на катоде будет восстанавливаться (разряжаться ) и железо, и водород:

Fe 2+ + 2ē → Fe 0

2H + 2 O +2ē → H 2 0 + 2OH —

3. Если металл в соли — неактивный (после водорода в ряду стандартных электрохимических металлов) , то ион такого металла является более сильным окислителем, чем ион водорода, и на катоде восстанавливается только металл:

Me n+ + nē → Me 0

Например, при электролизе раствора сульфата меди (II) на катоде будет восстанавливаться медь:

Cu 2+ + 2ē → Cu 0

4. Если на катод попадают катионы водорода H + , то они и восстанавливаются до молекулярного водорода:

2H + + 2ē → H 2 0

Анодные процессы

Положительно заряженный анод притягивает анионы и молекулы воды. Анод – окислитель. В качестве восстановителей выступаю либо анионы кислотных остаток, либо молекулы воды (за счет кислорода в степени окисления -2: H 2 O -2 ).

При электролизе растворов солей на аноде наблюдаются следующие закономерности:

1. Если на анод попадает бескислородный кислотный остаток , то он окисляется до свободного состояния (до степени окисления 0):

неМе n- – nē = неМе 0

Например : при электролизе раствора хлорида натрия на аноде окисляют-ся хлорид-ионы:

2Cl — – 2ē = Cl 2 0

Действительно, если вспомнить Периодический закон: при увеличении электроотрицательности неметалла его восстановительные свойства уменьшаются . А кислород – второй по величине электроотрицательности элемент. Таким образом, проще окислить практически любой неметалл, а не кислород. Правда, есть одно исключение . Наверное, вы уже догадались. Конечно же, это фтор. Ведь электроотрицательность фтора больше, чем у кислорода. Таким образом, при электролизе растворов фторидов окисляться будут именно молекулы воды, а не фторид-ионы :

2H 2 O -2 4ē → O 2 0 + 4H +

2. Если на анод попадает кислородсодержащий кислотный остаток, либо фторид-ион , то окислению подвергается вода с выделением молекулярно-го кислорода:

2H 2 O -2 4ē → O 2 0 + 4H +

3. Если на анод попадает гидроксид-ион, то он окисляется и происходит выделение молекулярного кислорода:

4 O -2 H – 4ē → O 2 0 + 2H 2 O

4. При электролизе растворов солей карбоновых кислот окислению под-вергается атом углерода карбоксильной группы, выделяется углекислый газ и соответствующий алкан.

Например , при электролизе растворов ацетатов выделяется углекислый газ и этан:

2CH 3 C +3 OO 2ē → 2C +4 O 2 + CH 3 -CH 3

Суммарные процессы электролиза

Рассмотрим электролиз растворов различных солей.

Например , электролиз раствора сульфата меди . На катоде восстанавли-ваются ионы меди:

Катод (–): Cu 2+ + 2ē → Cu 0

На аноде окисляются молекулы воды :

Анод (+): 2H 2 O -2 4ē → O 2 + 4H +

Сульфат-ионы в процессе не участвуют. Мы их запишем в итоговом урав-нении с ионами водорода в виде серной кислоты:

2 Cu 2+ SO 4 + 2H 2 O -2 → 2Cu 0 + 2H 2 SO 4 + O 2 0

Электролиз раствора хлорида натрия выглядит так:

На катоде восстанавливается водород :

Катод (–):

На аноде окисляются хлорид-ионы :

Анод (+): 2Cl 2ē → Cl 2 0

Ионы натрия в процессе электролиза не участвуют. Мы записываем их с гидроксид-анионами в суммарном уравнении электролиза раствора хло-рида натрия :

2H + 2 O +2NaCl – → H 2 0 + 2NaOH + Cl 2 0

Следующий пример карбоната калия.

На катоде восстанавливается водород из воды :

Катод (–): 2H + 2 O +2ē → H 2 0 + 2OH –

На аноде окисляются молекулы воды до молекулярного кислорода :

Анод (+): 2H 2 O -2 4ē → O 2 0 + 4H +

Таким образом, при

2H 2 + O -2 → 2H 2 0 + O 2 0

Еще один пример : электролиз водного раствора хлорида меди (II).

На катоде восстанавливается медь :

Катод (–): Cu 2+ + 2ē → Cu 0

На аноде окисляются хлорид-ионы до молекулярного хлора :

Анод (+): 2Cl 2ē → Cl 2 0

Таким образом, при электролизе раствора карбоната калия ионы калия и карбонат-ионы в процессе не участвуют. Происходит электролиз воды:

Cu 2+ Cl 2 – → Cu 0 + Cl 2 0

Еще несколько примеров: электролиз раствора гидроксида натрия.

На катоде восстанавливается водород из воды :

Катод (–): 2H + 2 O +2ē → H 2 0 + 2OH –

На аноде окисляются гидроксид-ионы до молекулярного кислорода :

Анод (+): 4 O -2 H – 4ē → O 2 0 + 2H 2 O

Таким образом, при электролизе раствора гидроксида натрия происходит разложение воды, катионы натрия в процессе не участвуют:

2H 2 + O -2 → 2H 2 0 + O 2 0

Электролиз расплавов

При электролизе расплава на аноде окисляются анионы кислотных остатков, а на катоде восстанавливаются катионы металлов. Молекул воды в системе нет.

Например: электролиз расплава хлорида натрия . На катоде восстанавли-ваются катионы натрия:

Катод (–): Na + + ē → Na 0

На аноде окисляются анионы хлора :

Анод (+): 2Cl 2ē → Cl 2 0

расплава хлорида натрия :

2Na + Cl → 2Na 0 + Cl 2 0

Еще один пример: электролиз расплава гидроксида натрия . На катоде восстанавливаются катионы натрия:

Катод (–): Na + + ē → Na 0

На аноде окисляются гидроксид-ионы :

Анод (+): 4OH 4ē → O 2 0 + 2H 2 O

Сумарное уравнение электролиза расплава гидроксида натрия :

4Na + OH → 4Na 0 + O 2 0 + 2H 2 O

Многие металлы получают в промышленности электролизом расплавов.

Например , алюминий получают электролизом раствора оксида алюминия в расплаве криолита. Криолит – Na 3 плавится при более низкой температуре (1100 о С), чем оксид алюминия (2050 о С). А оксид алюминия отлично растворяется в расплавленном криолите.

В растворе криолите оксид алюминия диссоциирует на ионы:

Al 2 O 3 = Al 3+ + AlO 3 3-

На катоде восстанавливаются катионы алюминия:

Катод (–): Al 3+ + 3ē → Al 0

На аноде окисляются алюминат-ионы :

Анод (+): 4AlO 3 3 12ē → 2Al 2 O 3 + 3O 2 0

Общее уравнение электролиза раствора оксида алюминия в расплаве криолита:

2Al 2 О 3 = 4Al 0 + 3О 2 0

В промышленности при электролизе оксида алюминия в качестве электродов используют графитовые стержни. При этом электроды частично окисляются (сгорают) в выделяющемся кислороде:

C 0 + О 2 0 = C +4 O 2 -2

Электролиз с растворимыми электродами

Если материал электродов выполнен из того же металла, который присут-ствует в растворе в виде соли, или из более активного металла, то на аноде разряжаются не молекулы воды или анионы, а окисляются частицы самого металла в составе электрода.

Например , рассмотрим электролиз раствора сульфата меди (II) с медными электродами.

На катоде разряжаются ионы меди из раствора:

Катод (–): Cu 2+ + 2ē → Cu 0

На аноде окисляются частицы меди из электрода :

Анод (+): Cu 0 2ē → Cu 2+

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.

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.

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

Методические материалы

Методические материалы

Гальванический элемент

    Гальванический элемент (химический источник тока) – устройство, которое позволяет превращать энергию химической реакции в электрическую работу. По принципу работы различают первичные (разовые), вторичные (аккумуляторы) и топливные элементы. Гальванический элемент состоит из ионпроводящего электролита и двух разнородных электродов (полуэлементов), процессы окисления и восстановления в гальваническом элементе пространственно разделены. Положительный полюс гальванического элемента называется катодом, отрицательный — анодом. Электроны выходят из элемента через анод и движутся во внешней цепи к катоду.

    Правила записи: слева располагается электрод, имеющий более отрицательный потенциал (анод), справа — катод; растворы отделяются вертикальной пунктирной линией, если они контактируют друг с другом, и двумя вертикальными линиями, если между ними находится солевой мостик; одна вертикальная линия означает границу раздела фаз, вертикальная пунктирная линия — мембрана.

Медно-цинковый элемент.

Медно-цинковый элемент (элемент Даниэля) состоит из двух полуэлементов (или электродов): I — цинковая пластинка погружена в раствор ZnSO4, II — медная пластинка — в раствор CuSO4. Полуэлементы соединены ионным мостиком III.

При замыкании внешней цепи IV на аноде происходит окисление цинка:

Zn — 2е = Zn2+

На катоде — восстановление ионов меди:

Cu2+ + 2е = Cu

За счет окислительно-восстановительной реакции по внешней цепи течет поток электронов от цинкового электрода к медному, а по ионному мостику движутся сульфат-ионы. Цинковый электрод постепенно растворяется, на медном выделяется металлическая медь. Схеме элемента запишется так:

анод(-)   ZnZnSO4 CuSO4Cu    катод(+) Электродвижущая сила гальванического элемента

Полная схема гальванического элемента с учетом внешней цепи, состоящей, например, из медного провдника, будет:

анод(-)   CuZnZnSO4 CuSO4Cu    катод(+)

На каждой межфазной границе существует скачок электрического потенциала. Это контактный потенциал в месте сопрокосновения меди и цинка к, абсолютные электродные потенциалы Zn и Cu на границе металл-раствор, диффузионный потенциал Д на границе, разделяющей растворы. Применение ионного мостика делает диффузионный потенциал пренебрежимо малым и его можно считать равным нулю. Если отсчитывать абсолютный электродный потенциал, полагая положительным переход от раствора к металлу, то для электродвижущей силы ЭДС данного гальванического элемента можно написать равенство:

Е = CuZn + к

а для гальванического элемента, сожержащего металлы 1 и 2:

Е = 12 + 12 Электродные потенциалы

Абсолютные электродные потенциалы определить очень трудно. Но, т.к. абсолютные электродные потенциалы входят в выражение для ЭДС с разными знаками, то их можно заменить величинами, отличающимися от них постоянными слагаемыми. Вместо абсолютного скачка потенциала на границе металл-раствор удобно использовать ЭДС элемента, состоящего из данного электрода и другого электрода, который во всех случаях должен быть одним и тем же. В качестве такого электрода сравнения принят стандартный водородный электрод.

    Электродным потенциалом называется величина, равная ЭДС гальванического элемента, составленного из данного электрода и стандартного водородного электрода.

   ЭДС электрохимического элемента равна разности электродных потенциалов:

Е = 12

Электродный потенциал электрода считается положительным, если в гальваническом элементе со стандартным водородным электродом данный электрод является катодом, и отрицательным — если анодом.

Назад


| Fluke

Talk to a Fluke sales expert

Связаться с Fluke по вопросам обслуживания, технической поддержки и другим вопросам»

What is your favorite color?

Имя *

Фамилия *

Электронная почта *

Компания *

Номер телефона *

Страна * — Пожалуйста, выберите значение -United States (Estados Unidos)CanadaAfghanistanAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarticaAntigua and BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosБеларусь (Belarus)Belgien/Belgique (Belgium)BelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBonaireBosnia and HerzegovinaBouvet IslandBotswanaBrasil (Brazil)British Indian Ocean TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCape VerdeCayman IslandsCentral African RepublicČeská republika (Czech Republic)ChadChile中国 (China)Christmas IslandCittà Di VaticanCocos (Keeling) IslandsCook IslandsColombiaComorosCongoThe Democratic Republic of CongoCosta RicaCroatiaCyprusCôte D’IvoireDanmark (Denmark)Deutschland (Germany)DjiboutiDominicaEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEspaña (Spain)EstoniaEthiopiaFaroese FøroyarFijiFranceFrench Southern TerritoriesFrench GuianaGabonGambiaGeorgiaGhanaGilbralterGreeceGreenlandGrenadaGuatemalaGuadeloupeGuam (USA)GuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHeard Island and McDonald IslandsHondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIraqIrelandIsraelIslas MalvinasItalia (Italy)Jamaica日本 (Japan)JordanKazakhstanKenyaKiribati대한민국 (Korea Republic of)KuwaitKyrgyzstanLaosLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacaoMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMéxico (Mexico)MicronesiaMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMonserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNederland (Netherlands)Netherlands AntillesNepalNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorge (Norway)Norfolk IslandNorthern Mariana IslandsOmanÖsterreich (Austria)PakistanPalauPalestinePanamaPapua New GuineaParaguayPerú (Peru)PhilippinesPitcairn IslandPuerto RicoРоссия (Russia)Polska (Poland)Polynesia (French)PortugalQatarRepública Dominicana (Dominican Republic)RéunionRomânia (Romania)RwandaSaint HelenaSaint Pierre and MiquelonSaint Kitts and NevisSaint LuciaSaint Vincent and The GrenadinesSan MarinoSao Tome and PrincipeSaudi ArabiaSchweiz (Switzerland)SenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Georgia and The South Sandwich IslandsSouth SudanSri LankaSudanSuomi (Finland)SurinameSvalbard and Jan MayenSverige (Sweden)SwazilandTaiwanTajikistanTanzaniaThailandTimor-LesteTokelauTogoTongaTrinidad and TobagoTunisiaTürkiye (Turkey)TurkmenistanTurks and Caicos IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited Arab EmiratesUnited KingdomUnited States Minor Outlying IslandsUruguayUzbekistanVanuatuVirgin Islands (British)Virgin Islands (USA)VenezuelaVietnamWallis and FutunaWestern SaharaWestern SamoaYemenZambiaZimbabwe

Почтовый индекс *

Интересующие приборы

iGLastMSCRMCampaignID

?Отмечая галочкой этот пункт, я даю свое согласие на получение маркетинговых материалов и специальных предложений по электронной почте от Fluke Electronics Corporation, действующей от лица компании Fluke Industrial или ее партнеров в соответствии с политикой конфиденциальности.

consentLanguage

Политика конфиденциальности

С положительным зарядом а катод. Электрохимия и гальваника

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.

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.

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

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 (рис. 6, а ).

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 0 = 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 (рис. 6, б ). Внутри катода помещается подогреватель — вольфрамовая нить или спираль, подогрев которой может осуществляться как постоянным, так и переменным током.

Для изоляции подогревателя от гильзы внутренность последней покрывается алундом (Аl 2 O 3).

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.

Параметры и характеристики катодов

Катоды характеризуются следующими основными параметрами:

1. Удельной эмиссией , определяемой величиной тока с одного квадратного сантиметра эмиттирующей поверхности катода при нормальной рабочей температуре.

В электронных лампах с активированными катодами вместо удельной эмиссии часто пользуются параметром,называемым допустимой плотностью катодного тока. Этот параметр характеризуется током, который можно получить с одного квадратного сантиметра поверхности катода при нормальном (рабочем) напряжении накала. Работа при токах с катода, равных току эмиссии в этих лампах, приводит к разрушению поверхности слоя катода.

2. Эффективностью , равной величине тока эмиссии катода, приходящейся на одни ватт затраченной на накал мощности:

Н=I э /P н (12)

где I э — ток эмиссии катода, ма; P н — мощность, затраченная в цепи накала, вт.

3. Сроком службы катода, измеряемым в часах и характеризующим время, в течение которого катод сохраняет необходимые эксплуатационные свойства. Для простых катодов считается, что уменьшение диаметра катода на 10% приводит к его гибели. Соответственно оценивается и срок их службы.

Срок службы активированных катодов определяется уменьшением площади покрытия катода активной пленкой (а следовательно, ухудшением основных параметров лампы) на 20%.

Для выбора оптимального режима работы катода необходимо знать зависимость тока эмиссии катода от его температуры. Непосредственное измерение температуры накаленного катода затруднительно, поэтому пользуются так называемой накальной или эмиссионной характеристикой катода — графически выраженными зависимостями тока накала или тока эмиссии от напряжения или тока накала (рис. 7, а ).

В схеме имеются две цепи: анодная и накальная. Контроль за напряжением накала производится вольтметром V1, непосредственно подключенным в катодную цепь; если необходимо знать ток накала, то в нее включают амперметр. При этом амперметр следует подсоединять к тому зажиму катода, через который проходят накальный и анодный токи в одном направлении: данный конец нити накала нагревается сильнее и работает в наиболее тяжелых тепловых условиях.

Величина тока накала определяется разностью показания амперметра и показания миллиамперметра, но уменьшенного вдвое (так как по этой части цепи проходит примерно половина анодного тока).

Поддерживая постоянным напряжение на аноде, снимают зависимость тока эмиссии от напряжения (или тока) накала. Эмиссионный ток появляется начиная с напряжения на катоде 1-1,5 в и резко возрастает при напряжениях накала, близких к нормальным (рабочим) значениям.

Характеристику I н = ƒ(U н) (см. рис. 7, а ) следует снимать при разомкнутой анодной цепи. Накальная характеристика нелинейна, так как с повышением температуры катода его сопротивление увеличивается. При этом ток накала возрастает меньше, чем увеличивается напряжение накала.

Изучение таких отраслей, как электрохимия и цветная металлургия, невозможно без понимания в полной мере терминов катод и анод. В то же время эти термины являются неотъемлемой частью вакуумных и полупроводниковых электронных приборов.

Катод и анод в электрохимии

Под электрохимией следует понимать раздел физической химии, изучающий химические процессы, вызываемые воздействием электрического тока, а также электрические явления, вызываемые химическими процессами. Существует два основных вида электрохимических операций:

  • Процедура преобразования электрического воздействия в химическую реакцию, называемая электролизом;
  • Процедура преобразования химической реакции в электрический ток, называемая гальваническим процессом.

В электрохимии под терминами анод и катод понимают следующее:

  1. Электрод, на котором проходит окислительная реакция, называется анодом;
  2. Электрод, на котором осуществляется процедура восстановления, называется катодом.

Под процессами окисления стоит понимать процедуру, при которой частица отдает электроны. Восстановительный процесс подразумевает процедуру принятия электронов частицей. Соответственно, частицы, которые отдают электроны, именуются «восстановителями», и они подвержены окислению. Частицы, которые принимают электроны, именуются «окислителями», они восстанавливаются.

Цветная металлургия широко использует процесс электролиза для выделения металлов из добытых руд и дальнейшей очистки. В процедуре электролиза применяются растворимые и нерастворимые аноды, а сами процессы называются электрорафинированием и электроэкстракцией, соответственно.

Катод в вакуумных приборах

Одной из разновидностей электровакуумных приборов является электронная лампа. Предназначение электроламп – регулирование потока электронов, дрейфующих в вакууме между другими электродами. Конструктивно электролампа выглядит как герметичный сосуд-баллон, с помещенными в середине мелкими металлическими выводами. Численность выводов зависит от вида радиолампы.

В составе любой радиолампы такие элементы:

  • Катод;
  • Анод;
  • Сетка.

Катодом электролампы подразумевается разогретый электрод, подключенный к «минусу» блока питания и испускающий электроны, будучи накаленным. Эти электроны движутся к аноду, подключенному к «плюсу». Процесс испускания электронов разогретым катодом называется термоэмиссией, а возникший при этом ток именуется током термоэмиссии. Метод нагрева обуславливает разновидности катодов:

  • Катод прямого разогрева;
  • Катод непрямого разогрева.

Катодом непосредственного накала является прочный вольфрамовый проводник большого сопротивления. Прогревание катода проходит путем подвода к нему напряжения.

Важно! К особенностям электронных ламп непосредственного нагрева относятся быстрый запуск лампы в работу при меньшем потреблении мощности, хотя за счет срока службы. Поскольку питающий ток таких ламп является постоянным, то ограничено их применение в среде переменного тока.

Электролампы, у которых внутри катода, выполненного в виде цилиндра, размещена нагревающая нить, называются радиолампами косвенного нагрева.

Конструктивно анод выглядит в виде пластины либо коробочки, размещенной вокруг катода с сеткой и имеющей потенциал, обратный катоду. Дополнительные электроды, размещенные между анодом и катодом, называются сеткой и применяются для регулировки потока электронов.

Катод у полупроводниковых приборов

К полупроводниковым приборам относятся устройства, состоящие из вещества, удельное электрическое сопротивление которого больше сопротивления проводника, но меньше сопротивления диэлектрика. К особенностям таких приборов относится большая зависимость электропроводимости от концентрации добавок и влияния электрическим током. Свойства p-n перехода определяют принципы работы большей части полупроводниковых компонентов.

Наиболее простым представителем полупроводниковых компонентов является диод. Это элемент, имеющий два вывода и один p-n переход, отличительной особенностью которого выступает протекание тока в одном направлении.

Катод – это электрод устройства, который подключен к отрицательному полюсу источнику тока. Анод – противоположность ему. Это электрод прибора, подключенный к положительному полюсу источника тока.

Обратите внимание! Чтобы легче запомнить разницу между ними, используют шпаргалку. В словах «катод»-«минус», «анод»-«плюс» одинаковое число букв.

Применение в электрохимии

В этом разделе химии катод – это отрицательно заряженный электрический проводник (электрод), притягивающий к себе положительно заряженные ионы (катионы) во время процессов окисления и восстановления.

Электролитическое рафинирование – это электролиз сплавов и водных растворов. Большинство цветных металлов подвергаются такой очистке. При помощи электролитической очистки получается металл с высокой чистотой. Так, степень чистоты меди после рафинирования достигает 99,99%.

На положительном электрическом проводнике во время рафинирования или очистки проходит электролитический процесс. Во время него металл с примесями помещают в электролизер и делают анодом. Такие процессы проводятся при помощи внешнего источника электрической энергии и называются реакциями электролиза. Осуществляются в электролизерах. Он выполняет функцию электронасоса, нагнетающего отрицательно заряженные частицы (электроны) в отрицательный проводник и удаляющего его из анода. Откуда исходит ток, неважно.

На катоде очищается металл от посторонних примесей. Простой катод изготавливается из вольфрама, иногда – из тантала. Достоинством вольфрамового отрицательного электрода является стойкость его изготовления. Из недостатков – имеет низкую эффективность и неэкономичность. Сложные катоды имеют разное устройство. У многих таких типов проводников на чистый металл сверху наносится специальный слой, который активирует получение большей производительности при относительно низких температурах. Они очень экономичны. Их недостаток состоит в небольшой устойчивости производительности.

Готовый чистый металл тоже называется катодом. Например, цинковый или платиновый катод. На производстве отрицательный проводник отделяют от катодной основы при помощи катодосдирочных машин.

При удалении отрицательно заряженных частиц из электрического проводника на нем создается анод, а при нагнетании отрицательно заряженных частиц на электрический проводник – катод. При электролизе очищаемого металла его положительные ионы притягивают к себе отрицательно заряженные частицы на отрицательном проводнике, и происходит восстановительный процесс. Чаще всего используют такие аноды:

  • цинковые;
  • кадмиевые;
  • медные;
  • никелевые;
  • оловянные;
  • золотые;
  • серебряные;
  • платиновые.

Чаще всего на производстве используют цинковые аноды. Они бывают:

  • катанные;
  • литые;
  • сферические.

Больше всего применяют катанные цинковые аноды. Еще используют никелевые и медные. А вот кадмиевые почти не используются из-за их токсичности для экологии. Бронзовые и оловянные аноды применяют при изготовлении радиоэлектронных печатных плат.

Гальванизация (гальваностегия) – процесс нанесения тонкого слоя металла на другой предмет с целью предотвращения коррозии изделия, окисления контактов в электронике, износостойкости, декорации. Суть процесса такая же, как при рафинировании.

Цинк и олово используют для повышения стойкости изделия при коррозии. Цинкование бывает холодным, горячим, гальваническим, газотермическим и термодиффузионным. Золото используют в основном в защитно-декоративных целях. Серебро повышает стойкость контактов электроприборов к окислению. Хром – для увеличения износостойкости и защиты от коррозии. Хромирование придает изделиям красивый и дорогой вид. Используется для нанесения на ручки, краны, колесные диски и т.д. Процесс хромирования токсичен, поэтому строго регламентируется законодательством разных стран. Ниже на картинке представлен метод гальванизации при помощи никеля.

Применение в вакуумных электронных приборах

Здесь катод выступает источником свободных электродов. Они образуются в ходе их выбивания из металла при высоких температурах. Положительно заряженный электрод притягивает электроны, выпущенные отрицательным проводником. В разных аппаратах он в разной степени собирает их в себя. В электронных трубках он полностью притягивает отрицательно заряженные частицы, а в электронно-лучевых приборах – частично, формируя в завершении процесса электронный луч.

Про анод и катод источника питания необходимо знать тем, кто занимается практической электроникой. Что и как называют? Почему именно так? Будет углублённое рассмотрение темы с точки зрения не только радиолюбительства, но и химии. Наиболее популярное объяснение звучит следующим образом: анод — это положительный электрод, а катод — отрицательный. Увы, это не всегда верно и неполно. Чтобы уметь определить анод и катод, необходимо иметь теоретическую базу и знать, что да как. Давайте рассмотрим это в рамках статьи.

Анод

Обратимся к ГОСТ 15596-82, который занимается химическими Нас интересует информация, размещённая на третьей странице. Согласно ГОСТу, отрицательным электродом является именно анод. Вот так да! А почему именно так? Дело в том, что именно через него электрический ток входит из внешней цепи в сам источник. Как видите, не всё так легко, как кажется на первый взгляд. Можно посоветовать внимательно рассматривать представленные в статье картинки, если содержимое кажется слишком сложным — они помогут понять, что же автор хочет вам донести.

Катод

Обращаемся всё к тому же ГОСТ 15596-82. Положительным электродом химического источника тока является тот, при разряде из которого он выходит во внешнюю цепь. Как видите, данные, содержащиеся в ГОСТ 15596-82, рассматривают ситуацию с другой позиции. Поэтому при консультировании с другими людьми насчет определённых конструкций необходимо быть очень осторожным.

Возникновение терминов

Их ввёл ещё Фарадей в январе 1834 года, чтобы избежать неясности и добиться большей точности. Он предлагал и свой вариант запоминания на примере с Солнцем. Так, у него анод — это восход. Солнце движется вверх (ток входит). Катод — это заход. Солнце движется вниз (ток выходит).

Пример радиолампы и диода

Продолжаем разбираться, что для обозначения чего используется. Допустим, один из данных потребителей энергии у нас имеется в открытом состоянии (в прямом включении). Так, из внешней цепи диода в элемент по аноду входит электрический ток. Но не путайтесь благодаря такому объяснению с направлением электронов. Через катод во внешнюю цепь из используемого элемента выходит электрический ток. Та ситуация, что сложилась сейчас, напоминает случаи, когда люди смотрят на перевёрнутую картину. Если данные обозначения сложные — помните, что разбираться в них таким образом обязательно исключительно химикам. А сейчас давайте сделаем обратное включение. Можно заметить, что полупроводниковые диоды практически не будут проводить ток. Единственное возможное здесь исключение — обратный пробой элементов. А электровакуумные диоды (кенотроны, радиолампы) вообще не будут проводить обратный ток. Поэтому и считается (условно), что он через них не идёт. Поэтому формально выводы анод и катод у диода не выполняют свои функции.

Почему существует путаница?

Специально, чтобы облегчить обучение и практическое применение, было решено, что диодные элементы названия выводов не будут менять зависимо от своей схемы включения, и они будут «прикреплены» к физическим выводам. Но это не относится к аккумуляторам. Так, у полупроводниковых диодов всё зависит от типа проводимости кристалла. В электронных лампах этот вопрос привязан к электроду, который эмитирует электроны в месте расположения нити накала. Конечно, тут есть определённые нюансы: так, через такие как супрессор и стабилитрон, может немного протекать обратный ток, но здесь существует специфика, явно выходящая за рамки статьи.

Разбираемся с электрическим аккумулятором

Это по-настоящему классический пример химического источника электрического тока, что является возобновляемым. Аккумулятор пребывает в одном из двух режимов: заряд/разряд. В обоих этих случаях будет разное направление электрического тока. Но обратите внимание, что полярность электродов при этом меняться не будет. И они могут выступать в разных ролях:

  1. Во время зарядки положительный электрод принимает электрический ток и является анодом, а отрицательный его отпускает и именуется катодом.
  2. При отсутствии движения о них разговор вести нет смысла.
  3. Во время разряда положительный электрод отпускает электрический ток и является катодом, а отрицательный принимает и именуется анодом.

Об электрохимии замолвим слово

Здесь используют немного другие определения. Так, анод рассматривается как электрод, где протекают окислительные процессы. И вспоминая школьный курс химии, можете ответить, что происходит в другой части? Электрод, на котором протекают восстановительные процессы, называется катодом. Но здесь нет привязки к электронным приборам. Давайте рассмотрим ценность окислительно-восстановительных реакций для нас:

  1. Окисление. Происходит процесс отдачи частицей электрона. Нейтральная превращается в положительный ион, а отрицательная нейтрализуется.
  2. Восстановление. Происходит процесс получения частицей электрона. Положительная превращается в нейтральный ион, а потом в отрицательный при повторении.
  3. Оба процесса являются взаимосвязанными (так, количество электронов, что отданы, равняется присоединённому их числу).

Также Фарадеем для обозначения были введены названия для элементов, что принимают участие в химических реакциях:

  1. Катионы. Так называются положительно заряженные ионы, что двигаются в в сторону отрицательного полюса (катода).
  2. Анионы. Так называются отрицательно заряженные ионы, что двигаются в растворе электролита в сторону положительного полюса (анода).

Как происходят химические реакции?

Окислительная и восстановительная полуреакции являются разделёнными в пространстве. Переход электронов между катодом и анодом осуществляется не непосредственно, а благодаря проводнику внешней цепи, на котором создаётся электрический ток. Здесь можно наблюдать взаимное превращение электрической и химической форм энергии. Поэтому для образования внешней цепи системы из проводников разного рода (коими являются электроды в электролите) и необходимо пользоваться металлом. Видите ли, напряжение между анодом и катодом существует, как и один нюанс. И если бы не было элемента, что мешает им напрямую произвести необходимый процесс, то ценность источников химического тока была бы весьма низка. А так, благодаря тому, что заряду необходимо пройтись по той схеме, была собрана и работает техника.

Что есть что: шаг 1

Теперь давайте будем определять, что есть что. Возьмём гальванический элемент Якоби-Даниэля. С одной стороны он состоит из цинкового электрода, который опущен в раствор сульфата цинка. Затем идёт пористая перегородка. И с другой стороны имеется медный электрод, который расположен в растворе Они соприкасаются между собой, но химические особенности и перегородка не дают смешаться.

Шаг 2: Процесс

Происходит окисление цинка, и электроны по внешней цепи двигаются к меди. Так получается, что гальванический элемент имеет анод, заряженный отрицательно, и катод — положительный. Причем данный процесс может протекать только в тех случаях, когда электронам есть куда «идти». Дело в том, что попасть напрямую от электрода к другому мешает наличие «изоляции».

Шаг 3: Электролиз

Давайте рассмотрим процесс электролиза. Установка для его прохождения является сосудом, в котором имеется раствор или расплав электролита. В него опущено два электрода. Они подключены к источнику постоянного тока. Анод в этом случае — это электрод, который подключен к положительному полюсу. Здесь происходит окисление. Отрицательно заряженный электрод — это катод. Здесь протекает реакция восстановления.

Шаг 4: Напоследок

Поэтому при оперировании данными понятиями всегда необходимо учитывать, что анод не в 100% случаев используется для обозначения отрицательного электрода. Также катод периодически может лишаться своего положительного заряда. Всё зависит от того, какой процесс на электроде протекает: восстановительный или окислительный.

Заключение

Вот таким всё и является — не очень сложно, но не скажешь, что и просто. Мы рассмотрели гальванический элемент, анод и катод с точки зрения схемы, и сейчас проблем с соединением источников питания с наработками у вас быть не должно. И напоследок нужно оставить ещё немного ценной для вас информации. Всегда приходится учитывать разницу, которую имеет анода. Дело в том, что первый всегда будет немного большим. Это из-за того, что коэффициент полезного действия не работает с показателем в 100 % и часть зарядов рассеивается. Именно из-за этого можно увидеть, что аккумуляторы имеют ограничение на количество раз заряда и разряда.

Читать «Пересмотр науки» — Данина Татьяна — Страница 2

Таким образом, в магнитном поле пучок радиоактивного излучения разделился на три составляющие, из которых две отклоняются полем в противоположные стороны, а третья не испытывает отклонения. Первые две составляющие представляют собой потоки противоположно заряженных частиц. Положительно заряженные частицы получили название α-частиц или α-излучения. Отрицательно заряженные частицы называют β-частицами или β-излучением. Магнитное поле отклоняет α-частицы несравненно слабее, чем β-частицы. Нейтральная компонента, не испытывающая отклонения в магнитном поле, получила название γ-излучения».

Давайте разберем самую интересную часть опыта по отклонению лучей. В какую сторону и почему отклоняются те или иные лучи.

Откачанная коробка – это коробка с откачанным воздухом. Там искусственно создан вакуум. Отсутствуют химические элементы.

«Камера Вильсона – это емкость со стеклянной крышкой и поршнем в нижней части, заполненная насыщенными парами воды, спирта или эфира. Пары тщательно очищены от пыли, чтобы до пролета частиц у молекул воды не было центров конденсации. Когда поршень опускается, то за счет адиабатического расширения пары охлаждаются и становятся перенасыщенными. Заряженная частица, проходя сквозь камеру, оставляет на своем пути цепочку ионов. Пар конденсируется на ионах, делая видимым след частицы» (Википедия, «Камера Вильсона»).

Как видите, в обоих случаях имеет место разреженная атмосфера в полости коробки или камеры. В случае коробки – это полный вакуум. А в случае камеры – просто газ, а он тоже разрежен. Это очень важно.

В обоих случаях мы имеем электромагнитное поле, окружающее и пронизывающее полость, в которой мы исследуем отклонение лучей.

Электромагнитное поле – это область пространства между двумя полюсами. Положительным (анодом) и отрицательным (катодом). Катод – отрицательный полюс – это область проводника (металла), в которой существует избыток электронов (фотонов). Либо к этой области подведен внешний источник электрического тока. Либо просто эта часть проводника состоит из металла, который по своим металлическим свойствам уступает металлу анода (положительного полюса).

Анод – положительный полюс – это часть проводника, в которой есть недостаток электронов. Либо с этой области искусственно снимают электроны. Либо металл, из которого изготовлен анод, имеет большее Поле Притяжения, нежели катод.

А в результате, между катодом и анодом возникает электрический ток. Электроны движутся от избытка к недостатку, или от меньшего Поля Притяжения к большему.

И в обоих случаях – и в откачанной коробке, и в камере Вильсона, электроны движутся сквозь разреженное пространство от катода к аноду. Это и есть электромагнитное поле. Т. е. лучи, распространяющиеся от радиоактивного источника, на своем пути пересекают поток движущихся электронов. Испытывают давление с их стороны – отталкивание ими. Это влияние отрицательного полюса – отталкивание. А также испытывают притяжение со стороны положительного полюса, где более сильное Поле Притяжения, чем у катода. И именно благодаря разреженности пространства это Поле Притяжения может ощущаться движущимися объектами. Разреженность в камере Вильсона возникает, когда поршень движется вниз (хотя и не полная разреженность). Если бы в камере был обычный воздух, то его элементы своими Полями Отталкивания экранировали бы Поля Притяжения элементов анода. И притяжение анода не ощущалось бы.

Электроны – β-лучи – отклоняются к аноду, т. е. к положительному полюсу.

Элементы гелия – α-лучи – чуть отклоняются к катоду.

А γ-фотоны ведут себя нейтрально.

Внимание, мы сейчас будем разоблачать один из главнейших мифов современной науки – утверждение, согласно которому, положительные заряды притягиваются к отрицательным, а отрицательные к положительным.

Ничего подобного не происходит. Как мы уже говорили, заряд – это то же самое, что и масса. Т. е. качество. Либо Поле Притяжения, либо Поле Отталкивания, причем определенной величины.

Притяжение есть притяжение. Оно во Вселенной одно. Поле Притяжения притягивает, Поле Отталкивания отталкивает. И не может Поле Отталкивания притягивать. Не могут отрицательные заряды притягивать положительные.

Очевидно, что у опытов с отклонением частиц есть иное объяснение, нежели то, что существует.

Считается, что электроны – это носители отрицательного заряда, и именно поэтому они отклоняются (притягиваются) к аноду – положительному полюсу магнитного поля. А α-лучи – это ионы гелия, носители положительного заряда, вследствие чего они и отклоняются к катоду – отрицательному полюсу.

Испускаемые радиоактивными элементами, электроны (они же – фотоны верхних уровней Физического Плана), гамма-фотоны, а также элементы гелия движутся по инерции – их движет Сила Инерции. Она у всех у них разная по величине. Каждый луч – это поток объектов. Среди объектов происходит перераспределение эфира, из-за чего даже разные по качеству объекты движутся в потоке с одинаковой скоростью. Частицы с Полями Притяжения тормозят частицы Ян, а частицы с Полями Отталкивания толкают частицы Инь.

У фотонов гамма-уровня Поля Притяжения больше, а Поля Отталкивания меньше. И поэтому чтобы эти частицы могли вылететь из состава радиоактивного элемента и получить скорость, необходимую для преодоления расстояния, того же, что и в случае фотонов видимого диапазона, этим фотонам нужно иметь большую Силу Инерции. И они ее имеют. У электронов Сила Инерции меньше. Поэтому Сила Инерции видимых фотонов легче преодолевается Силой Притяжения анода и Силой Давления электронов, вылетающих с катода. Обе эти Силы – Притяжение анода и давление электронов с катода действуют на движущиеся в камере или коробке объекты микромира. Кроме того – еще притяжение со стороны проводника катода. Но оно меньше притяжения анода. И кроме того, вдоль этого же вектора действует Сила Давления движущихся с катода электронов. В итоге, электроны с их малой Силой Инерции легко отклоняются к аноду под влиянием его притяжения и давления со стороны электронов с катода. Это отклонение хорошо заметно. А вот гамма фотоны с их большой Силой Инерции слабо реагируют на любую из трех действующих Сил – и не отклоняются.

Что касается элементов гелия, то это конгломераты частиц. Эти элементы характеризуются большим процентом частиц Ян. Вся их периферия заполнена частицами этого типа. Это означает, что притяжение анода и катода на них действует слабо. Электроны, испускаемые с катода, врезаются в элементы гелия и выбивают с их поверхности аккумулированные там свободные фотоны. В итоге, Поле Отталкивания элементов гелия со стороны удара уменьшается. А так как электроны движутся с катода, и сам катод имеет Поле Притяжения, следовательно, растет притяжение гелия к катоду. ИМЕННО ПОЭТОМУ ЭЛЕМЕНТЫ ГЕЛИЯ СЛЕГКА ОТКЛОНЯЮТСЯ К КАТОДУ, Т. Е. К ОТРИЦАТЕЛЬНОМУ ПОЛЮСУ. Ну а представление элементов гелия в качестве положительно заряженных – это абсолютно надуманный факт. Элементы гелия характеризуются Полем Отталкивания – т. е., напротив, они отрицательно заряжены.

Так что, как видите, опыты по отклонению лучей, испущенных радиоактивным элементом, легко можно объяснить с помощью все тех же известных нам Законов – Притяжения и Отталкивания. Любое вещество действует на другие с помощью Сил Притяжения и Отталкивания – одновременно.

То же самое можно сказать относительно протонов и их отклонения в электромагнитном поле.

Протоны были открыты в 1886 году немецким физиком Гольдштейном – с помощью катодной трубки с перфорированным катодом он обнаружил новый вид излучения, которое проникало через отверстия в катоде в направлении, противоположном потоку самих катодных лучей. Он назвал их канальными лучами. Так как канальные лучи распространялись навстречу потоку электронов с катода, которым был присвоен отрицательный заряд, Томсон определил их как положительное излучение. По величине их отклонения в магнитном поле установили, что самые маленькие из этих частиц имеют тот же заряд и массу, что и ион водорода. Эти частицы определили как антиподы электронов, и Резерфорд назвал их протонами (от греч. «первые»). Заряды протона и электрона определили как равные по величине, но противоположные по знаку. Причем протону присвоили массу, в 1836 раз превышающую массу электрона.

Тесты по физике на тему

Познавательная викторина по ФИЗИКЕ: «Электрический ток в различных средах» для 10 класса

Вопрос 1

В процессе прохождения электрического тока в воздухе от одного электрода к другому возникает электрическая дуга. На каком из электродов будет образовываться «кратер» (углубление), если ток будет постоянным?

  • На аноде

  • На катоде

  • На аноде и на катоде

  • На аноде, если он изготовлен из угля

Ответ: При прохождении постоянного тока в направлении от отрицательного электрода – катода будут двигаться электроны, обладающие большой энергией. При ударе электронов о положительный электрод – анод, на нем будет образовываться углубление.

Вопрос 2

При прохождении электрического тока в жидкости происходит движение ионов металла и кислотного остатка, образованных в процессе электролитической диссоциации. На каком из электродов появиться слой вещества, а какой электрод будет накапливать пузыречки с газом?

  • На аноде — слой вещества, на катоде – пузыречки с газом

  • На катоде и аноде будут накапливаться только пузыречки с газом

  • На катоде и аноде будет накапливаться только вещество

  • На аноде – пузыречки с газом, на катоде – слой вещества

Ответ: Явление электролиза – оседание вещества на электроде, наблюдается на катоде (катод – отрицательный электрод), на нем оседают положительные ионы меди, на аноде – положительном электроде, происходит выделение кислотного остатка – хлора, в виде небольших пузырьков газа.

Вопрос 3

Молния – это электрический разряд в воздухе. Длинная электрическая нить, состоящая из ионизированной плазмы, соединяет облако и землю. Каким должен быть заряд облака и земли?

  • Земля заряжена отрицательно. Облако заряжено положительно.

  • Земля заряжена положительно. Облако заряжено отрицательно.

  • Земля заряжена отрицательно. Облако заряжено отрицательно

  • Земля заряжена положительно. Облако заряжено положительно.

Ответ: Для образования электрического тока между двумя электродами необходимо иметь разность потенциалов. Меньший потенциал – отрицательный, имеет Земля, больший потенциал – положительный, имеет облако.

Вопрос 4

Вакуумная лампа триод имеет три электрода: анод, катод, сетка. Часто сетку называют управляющим электродом, что является причиной такого названия?

  • Сетка может менять свой заряд.

  • Сетка всегда заряжена отрицательно.

  • Сетка всегда заряжена положительно

  • Сетка всегда нейтральна.

Ответ: Сетка электровакуумных ламп может менять свой заряд, поэтому управляет работой лампы. Если сетка заряжена положительно, то электроны, летящие с катода, получают дополнительную энергию, сила тока при этом возрастает, если сетка заряжена отрицательно, то поток электронов, летящих с катода, не может преодолеть данный барьер, и лампа закрыта, т.е. не пропускает ток.

Вопрос 5

При внедрении атома мышьяка в кристалл германия происходит образование дополнительной свободной частицы, которая будет носителем тока. Как будет назван тип данного полупроводника?

  • n- типа

  • p-типа

  • p-n типа

  • n-p типа.

Ответ: Различают полупроводники n- типа и полупроводники p-типа, различаются они основными носителями частиц. Так как мышьяк отдает дополнительный электрон, то свободных электронов становится больше, поэтому полупроводник называется n- типа.

Вопрос 6

Полупроводниковый переход p-n типа может увеличивать и уменьшать толщину запирающего слоя, поэтому данный переход может пропускать ток и не пропускать ток. Как необходимо подключить полупроводниковый переход, чтобы он был закрыт?

  • К n – области подключить «плюс», к p-области подключить «минус»

  • К p – области подключить «плюс», к n-области подключить «минус»

  • К n – области подключить «минус», к p-области подключить «минус»

  • К n – области подключить «плюс», к p-области подключить «плюс»

Ответ: Запирающий слой будет увеличиваться, если к n-области подключить «плюс», в этом случае основные носители тока n-области будут двигаться от запирающего слоя, этим они увеличивают толщину запирающего слоя, в этом случае p – область будет подключена к «минусу» и «дырки» p-области будут двигаться от запирающего слоя. Через запирающий слой ток не пойдет, переход будет закрыт.

Вопрос 7

Огни святого Эльма возникают на краях матч кораблей, в старину их считали предвестниками беды. На сегодняшний день есть объяснение данному явлению. Светящиеся огни вокруг мачт кораблей возникают

  • При накоплении зарядов на остриях предметов

  • При возгорании остриев предметов

  • При бомбардировке корабля потоками заряженных частиц

  • При приближении корабля к местам с магнитной аномалией

Ответ: Заряженное грозовое облако индуцирует на поверхности Земли под собой электрические заряды противоположного знака. Особенно большой заряд скапливается на остриях. Поэтому перед грозой или во время грозы нередко на остриях и острых углах высоко поднятых предметов вспыхивают огни похожие на маленькие святящиеся шары.

Вопрос 8

В электронно-лучевой трубке луч электронов может пробегать по экрану, вызывая его свечение, сверху вниз и слева – направо. Какими элементами данной схемы достигает эффект движения электронного луча сверху – вниз?

Ответ: Электрон – это отрицательная частица, в электрическом поле частица будет притягиваться к положительному полюсу, поэтому, если пластины 3 зарядить следующим образом: нижнюю пластину — положительным знаком, верхнюю — отрицательным, тогда электрон начнет отклоняться от своего движения сверху – вниз.

Вопрос 9

Стрелка электрометра показывает, что на пластинах накоплен электрический заряд. При комнатной температуре, если воздух достаточно сухой, конденсатор заметно не разряжается – положение стрелки электрометра не изменяется. К какому классу веществ относится сухой воздух?

  • К проводникам

  • К диэлектрикам

  • К полупроводникам

  • Воздух занимает промежуточное положение между проводниками и полупроводниками.

Ответ: Воздух при обычных условиях является диэлектриком, чтобы воздух стал проводником необходимо действие ионизатора.

Вопрос 10

В газах без действия ионизатора может наблюдаться процесс соединения положительных ионов и свободных электронов в нейтральный атом. Как называется данный процесс?

Ответ: Соединение положительных ионов и свободных электронов носит название рекомбинация.

Вопрос 11

При искровом разряде обычно появляется характерный треск. Что является причиной появившейся звуковой волны, которую мы слышим?

  • Движение электронов с высокой скоростью.

  • Движение ионов с высокой скоростью.

  • Движение горячих потоков газа.

  • Столкновение потока зарядов с материалом электродов.

Ответ: Газ вблизи искры нагревается до высокой температуры, давление его повышается, это вызывает быстрое расширение. Звук появляется от расширения горячего газа.

Вопрос 12

Упорядоченное движение заряженных свободных электронов называется электрическим током в металлах. Что принято считать за скорость тока в проводнике?

  • Наибольшую скорость движения электронов

  • Скорость движения электрического поля

  • Наименьшую скорость движения электронов

  • Среднюю скорость движения электронов

Ответ: Скоростью электрического тока принято считать скорость распространения электрического поля по проводнику.

Вопрос 13

Борис Семенович Якоби (1801 – 1874) – русский академик, открывший гальванопластику, создавший первую конструкцию электродвигателя. Какие работы по применению гальванопластики были выполнены в 1836 году под руководством Б. С. Якоби?

  • Изготовление полых фигур для Исаакиевского собора

  • Изготовление полых фигур для Эрмитажа

  • Изготовление полых фигур для летнего сада

  • Изготовление памятника Петру 1

Ответ: В 1836 году Б.С. Якоби изготовил полые фигуры Исаакиевского собора г.Санкт – Петербурга методом гальванопластики.

Вопрос 14

Назвать имя и фамилию данного изобретателя, отметить его труды в области «Электрический ток в различных средах».

  • Майкл Фарадей, закон электролиза

  • Генрих Герц, законы прохождения тока в газе

  • Георг Ом, закон для участка цепи с металлическим проводником

  • Андре Ампер, закон прохождения тока в вакууме

Ответ: Майкл Фарадей (1791 – 1867) Открыл явление электромагнитной индукции, законы электролиза для жидкости , ввел представления об электрическом и магнитном поле.

Вопрос 15

При прохождении электрического постоянного тока в трубках, наполненных газом, около одного из электродов появляется красный светящийся столб. Что является причиной такого свечения? Около какого электрода появиться данный столб?

  • Около катода оседают на стенках лампы отрицательные ионы газа

  • Около катода оседают положительные ионы газа

  • Около катода сбрасывают свою энергию в виде излучения положительные ионы газа

  • Около анода тормозят и при этом сбрасывают энергию отрицательные ионы газа

Ответ: Около катода появляется святящийся красноватый столб газа, причиной такого свечения является скопление около катода положительных ионов, которые при столкновении с катодом сбрасывают свою энергию в виде свечения.

Вопрос 16

В 1802 году Василий Владимирович Петров впервые зажег электрическую дугу. Из чего были выполнены первые электроды?

  • Сталь

  • Уголь

  • Алюминий

  • медь

Ответ: В.В. Петров в своих опытах использовал угольные электроды, изготовленные из древесного угля.

Вопрос 17

Для того чтобы зажечь электрическую дугу электроды приводят в соприкосновение, в этот момент напряжение увеличивается, затем электроды раздвигают на некоторое расстояние, при этом напряжение падает. Почему падает напряжение после раздвижения электродов?

  • Сопротивление воздуха меньше, чем сопротивление соприкасающихся частей электродов

  • Дуга уже загорелась, появились носители тока

  • Повышение температуры в месте контакта приводит к понижению напряжения

  • Понижение напряжения происходит при увеличении площади поперечного сечения дуги

Ответ: В начальный момент сопротивление очень большое, так как соприкасаются части металла (электродов), затем электроды разводят на некоторое расстояние в воздухе, ток идет в воздухе, воздух имеет меньшее сопротивление, поэтому напряжение падает.

Вопрос 18

В 1911 голландский физик Х.Камерлинг-Оннес открыл явление сверхпроводимости. При охлаждении металла в жидком гелии его сопротивление постепенно уменьшается, а при температуре 4,1 К резко падает до нуля. Какой металл использовал для своего эксперимента Камерлинг –Оннес?

  • Ртуть

  • Железо

  • Золото

  • медь

Ответ: В опытах Камерлинг Оннеса была использована ртуть.

Вопрос 19

Катушка с большим числом витков тонкой проволоки приводилась в быстрое вращение вокруг своей оси. Концы катушки с помощью гибких проводов были присоединены к чувствительному баллистическому гальванометру. Раскрученная катушка резко тормозилась, и в цепи возникал кратковременных ток, обусловленный инерцией носителей заряда. Кто впервые выполнил данный опыт?

Ответ: Данный опыт впервые выполнили Т.Стюарт и Р.Толмен, им удалось определить удельный заряд частиц, переносивших электрический ток в металлах =1,75882*1011Кл/кг

Вопрос 20

Металлы имеют металлическую кристаллическую решетку: в узлах кристаллической решетки расположены положительные ионы, пространство заполняют свободные электроны. При наложении электрического поля электроны приходят в направленное движение от отрицательного полюса поля к положительному полюсу. Как определяется направление электрического тока в металлах?

  • От положительного полюса источника тока к отрицательному полюсу.

  • От отрицательного полюса источника тока к положительному полюсу.

  • Направление тока выбирает экспериментатор.

  • Направление тока определяется по показаниям приборов

Ответ: Электрон был открыт позже, чем появились правила для определения направления тока. Исторически было определено направление тока от положительного полюса источника тока к отрицательному полюсу.

17.2: Электролиз — Химия LibreTexts

Типичная электролитическая ячейка может быть изготовлена, как показано на рисунке \(\PageIndex{1}\). Два электрических проводника ( электродов ) погружают в электролизуемую жидкость. Эти электроды часто изготавливаются из инертного материала, такого как нержавеющая сталь, платина или графит. Электролизуемая жидкость должна быть способна проводить электричество, поэтому обычно это водный раствор электролита или расплавленное ионное соединение. Электроды подключаются проводами к батарее или другому источнику постоянного тока.Этот источник тока можно рассматривать как «электронный насос», который забирает электроны с одного электрода и выталкивает их на другой электрод. Электрод, с которого удаляются электроны, становится положительно заряженным, а электрод, к которому они поступают, имеет избыток электронов и отрицательный заряд.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): электролизер. Батарея перекачивает электроны от анода (делая его положительным) к катоду (делая его отрицательным). Положительный анод притягивает к себе анионы, а отрицательный катод притягивает к себе катионы.Электрический ток переносится электронами в проводе и электродах, но он переносится анионами и катионами, движущимися в противоположных направлениях в самой клетке. Поскольку анод может принимать электроны, на этом электроде происходит окисление. Катод является донором электронов и может вызывать восстановление.

Отрицательно заряженный электрод будет притягивать к себе положительные ионы (катионы) из раствора. Он может отдавать часть своих избыточных электронов таким катионам или другим веществам в электролизуемой жидкости.Следовательно, этот электрод фактически является восстановителем. В любом электрохимическом элементе (электролитическом или гальваническом) электрод, на котором происходит восстановление , называется катодом .

Положительный электрод, с другой стороны, будет притягивать к себе отрицательные ионы (анионы). Этот электрод может принимать электроны от этих отрицательных ионов или других частиц в растворе и, следовательно, ведет себя как окислитель. В любом электрохимическом элементе анод является электродом, на котором происходит окисление .Простой способ запомнить, какой электрод есть какой, состоит в том, что анод и окисление начинаются с гласных, а катод и восстановление начинаются с согласных. {–}}\) будут мигрировать к аноду.{-}(водн.) \rightarrow \text{H}_2(g) + \text{Cl}_2(g) + \text{2H}_2\text{O}(l)\]

Чистая реакция в уравнении \ref{3} является обратной спонтанной комбинации \(\ce{h3(g)}\) с C\(\ce{Cl2(g)}\) с образованием \ (\ce{HCl(водн.)}\). Такой результат верен для электролиза вообще: электрического тока, подаваемого извне, вызывает несамопроизвольную химическую реакцию.

Хотя электролиз всегда обращает спонтанную окислительно-восстановительную реакцию, результат данного электролиза не всегда может быть той реакцией, которую мы хотим.{-}\метка{8}\]

Общее уравнение можно получить, умножив уравнение \(\ref{7 }\ ) на 2, добавив его к уравнению \(\ref{8}\) и объединив H + с OH , чтобы получить Н 2 О:

\[\text{2H}_2\text{O}(l) \rightarrow \text{2H}_2(g) + \text{O}_2(g)\]

В следующем видео показан электролиз воды с использованием серной кислоты в качестве мостика для переноса заряда. После завершения электролиза идентичность образовавшихся газов проверяют с помощью испытаний на сжигание щепы.

Таким образом, этот электролиз обращает спонтанную комбинацию H 2 и O 2 с образованием H 2 O. При обсуждении окислительно-восстановительных реакций мы упоминаем несколько окислителей, таких как достаточно сильные, чтобы окислить H 2 O. В то же время мы описываем восстановители, достаточно сильные для восстановления H 2 O, такие как щелочные металлы и более тяжелые щелочноземельные металлы. Как правило, такие вещества не могут быть получены электролизом водных растворов, поскольку H 2 O вместо этого окисляется или восстанавливается.{–}}\).

Следовательно, мы ожидаем, что O 2 , а не Cl 2 , будет получен электролизом 1 M HCl, что противоречит уравнению \(\ref{1}\). Получается, что O 2 образуется более медленнее , чем Cl 2 , и последний пузырится из раствора раньше, чем H 2 O успевает окислиться. По этой причине таблицу 1 в разделе «Окислительно-восстановительные пары» не всегда можно использовать для предсказания того, что произойдет при электролизе.

Катод заряжен отрицательно или положительно? — Первый законкомик

Катод заряжен отрицательно или положительно?

Разница между анодом и катодом

Катод Анод
Катод представляет собой электрод с отрицательной стороной. Анод — это электрод с положительной стороной.
Катод действует как акцептор электронов. Анод действует как донор электронов.

Аноды заряжены положительно или отрицательно?

В батарее или другом источнике постоянного тока анодом является отрицательная клемма, а в пассивной нагрузке — положительная клемма. Например, в электронной трубке электроны от катода перемещаются по трубке к аноду, а в гальванической ячейке отрицательные ионы осаждаются на аноде.

Является ли отрицательный электрод катодом?

Во время разряда плюс — это катод, минус — анод. Во время заряда плюс является анодом, минус катодом.

Почему анод заряжен положительно?

В электролитической ячейке (используемой для электролиза) анод заряжен положительно. Это связано с тем, что электрод, подключенный к положительной клемме батареи, — это то место, где отрицательно заряженные ионы теряют электроны, то есть окисляются.

Почему катод в аккумуляторе положительный?

На катоде, с другой стороны, происходит реакция восстановления, которая потребляет электроны (оставляя положительные (металлические) ионы на электроде) и, таким образом, приводит к накоплению положительного заряда в ходе реакции до электрохимического равновесия. достигается. Таким образом, катод положительный.

Является ли катод отрицательным электродом?

Катод

— это отрицательный электрод, используемый в химических элементах. На самом деле до реакции анод отрицательный, а катод положительный. Но во время химической реакции анод высвобождает электроны, которые приобретаются катодом, из-за чего он становится отрицательным.

Анод съедает катод?

В трубке анод представляет собой заряженную положительную пластину, которая собирает электроны, испускаемые катодом за счет электрического притяжения. Это также ускоряет поток этих электронов.

Является ли анод положительным или отрицательным при электролизе?

В электрохимии анод — это место, где происходит окисление, и контакт положительной полярности в электролитической ячейке.На аноде анионы (отрицательные ионы) под действием электрического потенциала вынуждены вступать в химическую реакцию и испускать электроны (окисление), которые затем текут вверх и попадают в управляющую цепь.

Светодиод анода положительный или отрицательный?

Полярность светодиода Чтобы светодиод работал, его необходимо подключить к источнику напряжения правильной стороной. Сторона подачи напряжения на диод — это положительная (+) сторона, она называется анодом. Отрицательная сторона называется катодом.

Почему катод отрицательный?

Катод подключается к отрицательной клемме аккумулятора.Поскольку обычный ток течет от положительного полюса к отрицательному полюсу батареи, электроны поступают на катод. Следовательно, он отрицательный.

Что такое катод? — Советы по питанию от батареи

Катод — это электрод, на котором происходят восстановительные реакции, в которых атомы приобретают электроны. Отрицательно заряженные свободные электроны втекают в положительный полюс батареи в виде электрического тока. Поскольку электроны заряжены отрицательно, обычно считается, что электричество течет в направлении, противоположном потоку электронов. Катионы, положительно заряженные атомы, потерявшие электроны, устремляются к катоду. В батарее или топливном элементе они протекают через электролит. Анионы, отрицательно заряженные атомы с избыточными электронами, образуются на катоде и текут к аноду.

Катод присоединен к положительной клемме аккумулятора, но сам катод поляризован, а его отрицательный конец контактирует с электролитом внутри батареи. Таким образом, катод притягивает положительно заряженные катионы.

Катоды являются одним из ключевых компонентов аккумуляторов, топливных элементов и других поляризованных электрических устройств, таких как электронные лампы. Хотя технически катод определяется как электрод, на котором происходят реакции восстановления, когда атомы получают электроны, в перезаряжаемой батарее этот процесс идет в обратном направлении. Поэтому принято всегда называть катод электродом, который действует как катод во время разрядки аккумулятора. На самом деле этот электрод становится анодом во время зарядки, когда ток меняется на противоположный, но обычно его продолжают называть катодом.

Катодная химия сыграла ключевую роль в разработке литий-ионных аккумуляторов. По этой причине различные аккумуляторные технологии часто называют в честь материалов, используемых в их катодах. Вот некоторые примеры литий-ионных технологий:

  • NMC использует катод из лития, никеля, марганца и оксида кобальта.
  • LMO использует катод из оксида лития-марганца.
  • LFP использует литий-железо-фосфатный катод.

Есть некоторые опасения, что в настоящее время возможности для дальнейшей оптимизации катодной химии в литий-ионных батареях могут быть ограничены.Поэтому исследовательские усилия обращаются к альтернативным материалам анода для литий-ионных аккумуляторов и совершенно новым химическим составам аккумуляторов, таким как алюминий-ионные аккумуляторы.

Полярность — Learn.sparkfun.com

Авторы: Джимблом Избранное Любимый 47

Что такое полярность?

В области электроники полярность указывает, является ли компонент схемы симметричным или нет. Неполяризованный компонент — деталь без полярности — может быть подключен в любом направлении и при этом функционировать так, как должен. Симметричный компонент редко имеет более двух клемм, и каждая клемма на компоненте эквивалентна. Вы можете подключить неполяризованный компонент в любом направлении, и он будет работать точно так же.

Компонент с полярностью — деталь с полярностью — может быть подключен к цепи только в одном направлении.Поляризованный компонент может иметь два, двадцать или даже двести контактов, и каждый из них имеет уникальную функцию и/или положение. Если поляризованный компонент был подключен к цепи неправильно, в лучшем случае он не будет работать должным образом. В худшем случае неправильно подключенный поляризованный компонент будет дымить, искрить и будет очень мертвой деталью.

Ассортимент поляризованных компонентов: батареи, интегральные схемы, транзисторы, стабилизаторы напряжения, электролитические конденсаторы и диоды, среди прочего.

Полярность — очень важная концепция, особенно когда речь идет о физическом построении схем. Независимо от того, вставляете ли вы детали в макетную плату, припаиваете их к печатной плате или вшиваете их в проект электронного текстиля, очень важно иметь возможность идентифицировать поляризованные компоненты и соединять их в правильном направлении. Так вот для чего мы здесь! В этом уроке мы обсудим, какие компоненты имеют и не имеют полярность, как определить полярность компонентов и как проверить некоторые компоненты на полярность.

Подумайте о прочтении

Если у вас еще не закружилась голова, вероятно, будет безопасно прочитать оставшуюся часть этого руководства. Полярность — это концепция, которая основывается на некоторых концепциях электроники более низкого уровня и усиливает некоторые другие. Если вы еще этого не сделали, подумайте о том, чтобы ознакомиться с некоторыми из приведенных ниже руководств, прежде чем читать этот.

Что такое цепь?

Каждый электрический проект начинается со схемы. Не знаете, что такое цепь? Мы здесь, чтобы помочь.

Как пользоваться макетной платой

Добро пожаловать в удивительный мир хлебных досок. Здесь мы узнаем, что такое макетная плата и как с ее помощью построить свою самую первую схему.

Как пользоваться мультиметром

Изучите основы использования мультиметра для измерения непрерывности, напряжения, сопротивления и тока.

Полярность диодов и светодиодов

Примечание: Мы будем иметь в виду протекание тока относительно положительных зарядов (т. е. обычный ток) в цепи. Диоды

позволяют току течь только в одном направлении, и они всегда имеют полярность и . Диод имеет две клеммы. Положительная сторона называется анодом , а отрицательная — катодом .

Символ диодной цепи с маркировкой анода и катода.

Ток через диод может течь только от анода к катоду, что объясняет, почему важно, чтобы диод был подключен в правильном направлении. Физически каждый диод должен иметь какую-то индикацию для контакта анода или катода. Обычно диод имеет линию рядом с выводом катода , которая совпадает с вертикальной линией на символе схемы диода.

Ниже приведены несколько примеров диодов. Верхний диод, выпрямительный 1N4001, возле катода имеет серое кольцо.Ниже этого сигнального диода 1N4148 используется черное кольцо для маркировки катода. Внизу находится пара диодов для поверхностного монтажа, каждый из которых использует линию, чтобы отметить, какой контакт является катодом.

Обратите внимание на линии на каждом устройстве, обозначающие катодную сторону, которые совпадают с линией на символе выше.

Светодиоды

LED означает светоизлучающий диод , что означает, что, как и их диодные собратья, они поляризованы. Существует несколько идентификаторов для поиска положительных и отрицательных контактов светодиода.Вы можете попытаться найти более длинную ножку , которая должна указывать на положительный, анодный штырь.

Или, если кто-то подрезал ножки, попробуйте найти плоский край на внешнем корпусе светодиода. Вывод, ближайший к плоскому краю , будет отрицательным катодным выводом.

Могут быть и другие индикаторы. SMD-диоды имеют ряд идентификаторов анода/катода. Иногда проще всего просто использовать мультиметр для проверки полярности. Поверните мультиметр на настройку диода (обычно обозначается символом диода) и прикоснитесь каждым щупом к одной из клемм светодиода.Если светодиод горит, положительный щуп касается анода, а отрицательный щуп касается катода. Если он не загорается, попробуйте поменять местами щупы.

Полярность крошечного желтого светодиода для поверхностного монтажа проверяется с помощью мультиметра. Если положительный провод касается анода, а отрицательный — катода, светодиод должен загореться.


Диоды, конечно, не единственный поляризованный компонент. Есть множество деталей, которые не будут работать при неправильном подключении.Далее мы обсудим некоторые другие распространенные поляризованные компоненты, начиная с интегральных схем.

Полярность интегральной схемы

Интегральные схемы (ИС) могут иметь восемь или восемьдесят контактов, и каждый контакт на ИС имеет уникальную функцию и положение. Очень важно соблюдать полярность при работе с микросхемами. Есть большая вероятность, что они будут дымиться, плавиться и разрушаться при неправильном подключении.

ИС

для сквозных отверстий обычно поставляются в двухрядном корпусе (DIP) — два ряда контактов, каждый из которых расположен на расстоянии 0.1 дюйм, достаточный для охвата центра макетной платы. DIP-ИС обычно имеют выемку , указывающую, какой из множества контактов является первым. Если это не выемка, ИС может иметь выгравированную точку на корпусе рядом с выводом. 1.

ИС с точкой и меткой для обозначения полярности. Иногда вы получаете и то, и другое, иногда только одно или другое.

Для всех корпусов ИС номера контактов последовательно увеличиваются при движении против часовой стрелки от контакта 1.

ИС

для поверхностного монтажа могут поставляться в QFN, SOIC, SSOP или ряде других форм-факторов. Эти микросхемы обычно имеют точку рядом с выводом 1.

ATmega32U4 в корпусе TQFP, рядом с распиновкой таблицы данных.

Электролитические конденсаторы

Не все конденсаторы поляризованы, но когда они поляризованы, очень важно не перепутать их полярность.

Керамические конденсаторы

— маленькие (1 мкФ и меньше), обычно желтые — имеют полярность , а не .Вы можете приклеить их любым способом.

Сквозные и поверхностные керамические конденсаторы 0,1 мкФ. Они НЕ поляризованы.

Электролитические колпачки (в них есть электролиты), похожие на жестяные баночки, поляризованные . Отрицательный штифт крышки обычно обозначается маркировкой «-» и/или цветной полосой вдоль банки. У них также может быть более длинная положительная ветвь .

Ниже представлены электролитические конденсаторы емкостью 10 мкФ (слева) и 1 мФ, каждый из которых имеет символ тире, обозначающий отрицательную ветвь, а также более длинную положительную ветвь.

Подача отрицательного напряжения на электролитический конденсатор в течение длительного периода времени приводит к кратковременному, но катастрофическому отказу. Они сделают поп , а верхняя часть крышки либо вздуется, либо лопнет. С этого момента крышка будет практически мертва, действуя как короткое замыкание.

Другие поляризованные компоненты

Батареи и блоки питания

Правильное соблюдение полярности в цепи начинается и заканчивается правильным подключением источника питания.Независимо от того, работаете ли вы над проектом, получая питание от настенной розетки или батареи LiPo, очень важно убедиться, что вы случайно не подключите их в обратном направлении и случайно не подключите к своему проекту 9 В или 4,2 В.

Любой, кто когда-либо менял батарейки, знает, как определить их полярность. Большинство аккумуляторов обозначают положительные и отрицательные клеммы символом «+» или «-». В других случаях это может быть красный провод для положительного и черный провод для отрицательного.

Ассортимент аккумуляторов.Литий-полимерный, батарейка типа «таблетка», щелочной аккумулятор 9 В, щелочной аккумулятор AA и никель-металлогидридный аккумулятор AA. У каждого есть способ представить положительные или отрицательные клеммы.

Источники питания обычно имеют стандартный разъем, который обычно должен иметь полярность. Бочковой домкрат, например, имеет два проводника: внешний и внутренний; внутренний / центральный проводник обычно является положительным полюсом. Другие разъемы, такие как JST, имеют ключ , поэтому вы просто не можете подключить их в обратном направлении.

Для дополнительной защиты от обратной полярности источника питания вы можете добавить защиту от обратной полярности с помощью диода или МОП-транзистора.

Транзисторы, МОП-транзисторы и регуляторы напряжения

Эти (традиционно) трехконтактные поляризованные компоненты объединены вместе, поскольку они имеют одинаковые типы корпусов. Транзисторы со сквозным отверстием, полевые МОП-транзисторы и регуляторы напряжения обычно поставляются в корпусе TO-92 или TO-220, как показано ниже. Чтобы определить, какой контакт какой, найдите плоскую кромку на корпусе TO-92 или металлический радиатор на корпусе TO-220 и сопоставьте их с выводами в техническом описании.

Вверху транзистор 2N3904 в корпусе ТО-92, обратите внимание на изогнутые и прямые грани.Регулятор на 3,3 В в корпусе ТО-220, обратите внимание на металлический радиатор сзади.

и т. д.

Это только верхушка айсберга поляризованных компонентов. Даже неполяризованные компоненты, такие как резисторы, могут поставляться в поляризованных корпусах. Блок резисторов — группа из пяти или около того предварительно расположенных резисторов — является одним из таких примеров.

Блок поляризованных резисторов. Массив из пяти 330 Ом; резисторы, все соединенные вместе на одном конце. Точка представляет собой первый общий штифт.

К счастью, каждый поляризованный компонент должен каким-то образом информировать вас о том, какой контакт какой.Обязательно всегда читайте таблицы данных и проверяйте корпус на наличие точек или других маркеров.

Ресурсы и продолжение

Теперь, когда вы знаете, что такое полярность и как ее определить, почему бы не ознакомиться с некоторыми из следующих руководств:

  • Основные сведения о разъемах. Существует ряд разъемов, которые имеют собственную полярность. Обычно это отличный способ убедиться, что вы не подаете питание или какой-либо другой сигнал в обратном направлении.
  • Диоды — наш яркий пример полярности компонентов. В этом руководстве подробно рассказывается о том, как работают диоды и какие типы диодов существуют.
  • LilyPad Design Kit Experiment 1. Схемы существуют не только на макетных платах и ​​печатных платах, их можно вшить в рубашки и другие текстильные изделия! Ознакомьтесь с учебными пособиями LilyPad Design Kit, чтобы узнать, как начать работу. Знание полярности поможет правильно подключить эти светодиоды.

 

 

Электролиз расплавленных солей — Электролиз — OCR Gateway — GCSE Combined Science Revision — OCR Gateway

Электролиты

Электролиты представляют собой ионные соединения, которые:

В этих условиях ионы в электролитах могут свободно перемещаться в жидкости.

Электролиз представляет собой процесс, при котором электрическая энергия от источника постоянного тока разлагает (расщепляет) электролиты. Свободные ионы в электролитах притягиваются к противоположно заряженным электродам, подключенным к источнику постоянного тока.

Катионы

Отрицательно заряженный электрод в электролизе называется катодом. Положительно заряженные ионы называются катионами. Они движутся к катоду.

Анионы

Положительно заряженный электрод в электролизе называется анодом.Отрицательно заряженные ионы называются анионами. Они движутся к аноду.

Ионы мигрируют (движутся) к своему противоположно заряженному электроду

Продукты электролиза

Когда ионы достигают электрода, они приобретают или теряют электроны. В результате они образуют атомы или молекулы элементов:

    катионы получают электроны от отрицательно заряженного катода
  • анионы теряют электроны на положительно заряженном аноде

Расплавленный бромид свинца, PbBr 2 электролит.В процессе электролиза:

  • ионы Pb 2+ приобретают электроны на катоде и становятся атомами Pb
  • ионы Br ионы теряют электроны на аноде и становятся атомами Br, которые спариваются с образованием молекул Br Таким образом, на отрицательном электроде образуется свинец, а на положительном — бром.

    Свинец и бром образуются при электролизе расплава бромида свинца

    Пример

    Предскажите продукты электролиза расплава хлорида кальция.

    Кальций будет образовываться на отрицательном электроде, поскольку металлы образуются там из положительно заряженных ионов металлов. Хлор будет образовываться на положительном электроде, потому что неметаллы образуются там из отрицательно заряженных ионов неметаллов.

    При электролизе расплавленных солей на катоде образуется металл, а на катоде – неметалл. анод.

    Вопрос

    Прогноз продуктов электролиза расплавленного оксида алюминия.

    Укажите ответ

    На отрицательном электроде образуется алюминий, а на положительном электроде образуется кислород.

    Катод — wikidoc

    Катод представляет собой электрод, через который (положительный) электрический ток течет из поляризованного электрического устройства. Мнемоника: CCD (катодный ток уходит).

    Чтобы развеять распространенное заблуждение, часто неправильно выводимое из правильного факта, что во всех электрохимических устройствах положительно заряженные катионы движутся к катоду и/или отрицательно заряженные анионы удаляются от него, полярность катода не всегда отрицательная, а зависит от типа устройства , а иногда даже в каком режиме он работает, как определяется приведенным выше направлением тока на основе универсального определения. Примеры:

    • В разряжающейся батарее или гальваническом элементе (рисунок) катод является положительной клеммой, через которую вытекает обычный ток. Этот направленный наружу ток переносится внутри положительными ионами, движущимися от электролита к положительному катоду (химическая энергия отвечает за это движение «в гору»). Он продолжается снаружи электронами, движущимися внутрь, отрицательный заряд движется в одну сторону, а положительный ток течет в другую сторону.
    • В перезаряжаемой батарее или электролитическом элементе катод представляет собой отрицательную клемму, которая посылает ток обратно во внешний генератор.
    • В диоде это отрицательная клемма на заостренном конце символа стрелки, через которую из устройства вытекает ток. Обратите внимание, что обозначения электродов для диодов всегда основаны на направлении прямого тока (направление стрелки, в котором ток течет «наиболее легко»), даже для таких типов, как стабилитроны или солнечные элементы, где интерес представляет собой обратный ток. ток.
    • В электронно-лучевой трубке это отрицательный вывод, через который втекают электроны, т. е. через который выходит ток из устройства.

    Электрод, через который ток течет в обратном направлении (в устройство), называется анодом.

    Этимология

    Слово было придумано в 1834 году от греческого κάθοδος ( kathodos ), «спуск» или «путь вниз», Уильямом Уэвеллом, с которым консультировался [1] Майкл Фарадей по поводу некоторых новых имен, необходимых для завершения Статья о недавно открытом процессе электролиза. В этой статье Фарадей объяснил, что, когда электролитическая ячейка ориентирована так, что электрический ток проходит через «разлагающееся тело» (электролит) в направлении «с востока на запад, или, что усилит эту помощь памяти, направление, в котором солнце кажется движущимся», катод находится там, где ток выходит из электролита, на западной стороне: « ката вниз, `одос путь; путь, по которому садится солнце» ( [2] , перепечатано в [3] ).

    Использование слова «Запад» для обозначения направления «вне» (фактически «вне» → «Запад» → «закат» → «вниз») может показаться излишне надуманным. Ранее, как указано в первой ссылке, процитированной выше, Фарадей использовал более простой термин «исход» (дверь, через которую выходит ток). Его мотивация изменить его на что-то, означающее «западный электрод» (другими кандидатами были «westode», «occiode» и «dysiode»), заключалась в том, чтобы сделать его невосприимчивым к возможному более позднему изменению соглашения о направлении тока, точная природа которого в то время не было известно.Ориентиром, который он использовал для этого, было направление магнитного поля Земли, которое в то время считалось неизменным. Он принципиально определил свою произвольную ориентацию ячейки как такую, при которой внутренний ток будет течь параллельно и в том же направлении, что и гипотетическая петля намагничивающего тока вокруг местной линии широты, которая индуцирует магнитное дипольное поле, ориентированное как Земля. Это сделало внутренний ток с востока на запад, как упоминалось ранее, но в случае более позднего изменения конвенции он стал бы с запада на восток, так что западный электрод больше не был бы «выходом».Поэтому «исход» стал бы неуместным, тогда как «катод», означающий «западный электрод», остался бы правильным по отношению к неизменному направлению фактического явления, лежащего в основе тока, тогда еще неизвестного, но, как он думал, однозначно определяемого магнитным ориентиром. Оглядываясь назад, изменение названия было неудачным не только потому, что одни только греческие корни больше не раскрывают функцию катода, но, что более важно, потому что, как мы теперь знаем, направление магнитного поля Земли, на котором основан термин «катод», зависит к разворотам, тогда как текущее соглашение о направлении, на котором был основан термин «исход», не имеет причин изменяться в будущем.

    После более позднего открытия электрона была предложена более легкая для запоминания и более прочная технически правильная, хотя исторически ложная этимология: катод, от греческого kathodos , «путь вниз», «путь (вниз) в клетку (или другое устройство) для электронов».

    Поток электронов

    Поток электронов всегда идет от анода к катоду вне ячейки или устройства, независимо от типа ячейки или устройства и режима работы, за исключением диодов, где название электрода всегда предполагает, что ток течет в прямом направлении (направление, указанное стрелкой символ), т.е., электроны текут в противоположном направлении, даже когда диод ведет себя в обратном направлении либо случайно (пробой обычного диода), либо преднамеренно (пробой стабилитрона, фототок фотодиода или солнечного элемента).

    Химический катод

    В химии катод — это (отрицательный или положительный, в зависимости от того, является ли ячейка электролитической или гальванической) электрод электрохимической ячейки, на котором происходит восстановление (электроны добавляются к катионам для завершения валентной оболочки или связи).Катод отдает электроны положительно заряженным катионам, которые текут к нему из электролита (даже если ячейка гальваническая, т. е. когда катод положителен и, следовательно, можно ожидать, что он будет отталкивать положительно заряженные катионы; это происходит из-за относительного потенциала электрода). раствор электролита различен для анодной и катодной систем металл/электролит в гальваническом элементе).

    Электролитическая ячейка

    В электролитической ячейке катод — это место, где применяется отрицательная полярность для управления ячейкой.Обычными результатами восстановления на катоде являются газообразный водород или чистый металл из ионов металла.

    Гальванический элемент

    В гальваническом элементе к катоду подключается положительный полюс, чтобы обеспечить замыкание цепи: когда анод гальванического элемента испускает электроны, они возвращаются из цепи в элемент через катод.

    Металлический катод для гальванического покрытия

    Когда ионы металлов восстанавливаются из ионного раствора на катоде, они образуют на катоде чистую металлическую поверхность. Предметы, которые должны быть покрыты чистым металлом, прикрепляются к катоду и становятся его частью в растворе электролита.

    Электроника и физика Катод

    В физике или электронике катод — это электрод, испускающий электроны в устройство.

    Вакуумные трубки

    В вакуумной трубке или электронной вакуумной системе катод испускает свободные электроны. Электроны извлекаются из металлических электродов либо путем нагревания электрода, вызывающего термоэлектронную эмиссию, либо путем приложения сильного электрического поля, вызывающего автоэлектронную эмиссию.Электроны могут испускаться и с электродов из некоторых металлов, когда на них падает свет с частотой большей, чем пороговая частота. Этот эффект называется фотоэлектрической эмиссией.

    Холодные катоды и горячие катоды

    Катоды, используемые для автоэлектронной эмиссии в электронных лампах, называются холодными катодами . Нагреваемые электроды или горячие катоды , часто называемые нитями накала, встречаются гораздо чаще. В большинстве радиоприемников и телевизоров до 1970-х годов для выбора и обработки сигнала использовались электронные лампы с катодом накаливания; по сей день горячий катод образует источник электронного луча (лучей) в электронно-лучевых трубках во многих телевизорах и компьютерных мониторах.Излучатели горячих электронов также используются в качестве электродов в люминесцентных лампах и в исходных трубках рентгеновских аппаратов.

    Диоды

    В полупроводниковом диоде катодом является N-легированный слой PN-перехода. Первоначально слой, легированный азотом, поставляет электроны для потока в переход (легированный азотом для носителей отрицательного заряда). Электроны, создаваемые слоем, легированным азотом, объединяются с «дырками», поступающими из слоя, легированного фосфором. Объединение электронов и дырок создает «обедненную» зону на стыке, оставляя на катоде тонкий слой положительных ионов, который придает базовый положительный заряд катодной стороне стыка устройства. (Анодная сторона имеет базовый отрицательный заряд на стыке, поскольку она поставляет «дырки» в рекомбинантную область, а легированные ионы имеют на один электрон больше, чем их электронная оболочка полной валентности). По мере того как к катоду прикладывается отрицательный заряд из цепи, внешней по отношению к диоду, больше ионов, легированных азотом, могут поставлять электроны в рекомбинантную область, и диод становится проводящим, что позволяет электронам течь через диод от катода к анод (электроны перетекают со стороны, легированной N, на сторону, легированную P, когда смещение преодолевается).Как и в типичном диоде, в стабилитроне есть фиксированные анод и катод, но он будет проводить ток в обратном направлении (электроны от анода к катоду), если его пробой или напряжение Зенера превышено.

    См. также

    Каталожные номера

    1. ↑ Росс, С., Фарадей консультируется с учеными: истоки терминов электрохимии в Notes and Records of the Royal Society of London (1938-1996) , Volume 16, Number 2 / 1961, Pages: 187 — 220, [1] консультации 22 декабря 2006 г.
    2. ↑ Фарадей, Майкл, Экспериментальные исследования электричества.Седьмая серия, Philosophical Transactions of the Royal Society of London (1776-1886) , том 124, 1 января 1834 г., стр. 77, [2], консультации 27 декабря 2006 г. (в которой Фарадей вводит слова электрод , анод , катод , анион , катион , электролит , электролиз )
    3. ↑ Фарадей, Майкл, Experimental Researchs in Electricity , Volume 1, 1849, перепечатка серий с 1 по 14, Гутенберг в свободном доступе.org стенограмма [3] просмотрена 11 января 2007 г.

    Внешние ссылки


    Шаблон: Исходники WikiDoc

    аст:Катоду бг:Катод бс: Катода cs: Катода да: Катоде де: Катод э: Катодо fi:Катоди gl:Катодо час: Катода идентификатор: Катода ио:Катодо есть: Бакскаут это:Катодо lt: Катодас lv:Катоды nl: Катод нет: Катоде ноя: Катоде ш: Катода ск:Катода sl: Катода ср:Катода sv: Катод th:แคโทด Великобритания: Катод

    Катод положительный или отрицательный? – JanetPanic.

    com

    Катод положительный или отрицательный?

    Во время разряда плюс — это катод, минус — анод.Во время заряда плюс является анодом, минус катодом.

    Где в аккумуляторе анод и катод?

    Общепринято называть электрод батареи, который высвобождает электроны во время разряда, анодом или отрицательным (-) электродом, а электрод, поглощающий электроны, катодом или положительным (+).

    Анод батареи положительный или отрицательный?

    В батарее или другом источнике постоянного тока анодом является отрицательная клемма, а в пассивной нагрузке — положительная клемма.Например, в электронной трубке электроны от катода перемещаются по трубке к аноду, а в гальванической ячейке отрицательные ионы осаждаются на аноде.

    Что такое анод батареи?

    Анод является отрицательным электродом первичной ячейки и всегда связан с окислением или выбросом электронов во внешнюю цепь. В перезаряжаемой ячейке анодом является отрицательный полюс во время разряда и положительный полюс во время заряда.

    Почему катод в аккумуляторе положительный?

    На катоде, с другой стороны, происходит реакция восстановления, которая потребляет электроны (оставляя положительные (металлические) ионы на электроде) и, таким образом, приводит к накоплению положительного заряда в ходе реакции до электрохимического равновесия. достигается.Таким образом, катод положительный.

    Что такое катод в батарее?

    Катод — это положительный или окислительный электрод, который получает электроны из внешней цепи и восстанавливается в ходе электрохимической реакции. Электролит — это среда, которая обеспечивает механизм переноса ионов между катодом и анодом ячейки.

    Что такое катод батареи?

    Что такое катод в батарее?

    Из чего сделан катод?

    Типичные катоды изготавливаются из пластин пористого никеля, пористость которых начинается от 70–80 %.

    Катод восстановлен или окислен?

    Реакция на аноде – окисление, на катоде – восстановление.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.