Анод і катод: що це таке, як їх визначити і запам’ятати

Серед термінів в електриці зустрічаються такі поняття як анод і катод. Це стосується джерел живлення, гальваніки, хімії та фізики. Термін зустрічається також у вакуумній і напівпровідниковій електроніці. Їм позначають висновки або контакти пристроїв і яким електричним знаком вони володіють. У цій статті ми розповімо, що це таке анод і катод, а також як визначити де вони знаходяться в електролізері, діод і у батарейки, що з них плюс, а що мінус.

Електрохімія і гальваніка

В електрохімії є два основні розділи:

  1. Гальванічні елементи – виробництво електрики за рахунок хімічної реакції. До таких елементів відносяться батарейки та акумулятори. Їх часто називають хімічними джерелами струму.
  2. Електроліз – вплив на хімічну реакцію електроенергією, простими словами – за допомогою джерела живлення запускається якась реакція.

Розглянемо окислювально-відновну реакцію в гальванічному елементі, тоді які процеси протікають на його електродах?

  • анод – електрод на якому спостерігається окислювальна реакція, тобто він віддає електрони. Електрод, на якому відбувається окислювальна реакція – називається відновником.
  • катод – електрод на якому протікає відновна реакція, тобто він приймає електрони. Електрод, на якому відбувається відновна реакція – називається окислювачем.

Звідси виникає питання – де плюс, а де мінус у батарейки? Виходячи з визначення, у гальванічного елемента анод віддає електрони.

Важливо! У ГОСТ 15596-82 дано офіційне визначення назв висновків хімічних джерел струму, якщо коротко, то плюс на катоді, а мінус на аноді.

В даному випадку розглядається перебіг електричного струму по провіднику зовнішньої ланцюга від окислювача (катода) до Відновлювачі (Анода). Так як електрони в ланцюзі течуть від мінуса до плюса, а електричний струм навпаки, тоді катод – це плюс, а анод – це мінус.

Увага: ток завжди втікає в анод!

Або те ж саме на схемі:

Процес електролізу або зарядки акумулятора

Ці процеси схожі і протилежні гальванічного елемента, оскільки тут не енергія надходить за рахунок хімічної реакції, а навпаки – хімічна реакція відбувається за рахунок зовнішнього джерела електрики.

В цьому випадку плюс джерела живлення все також називається катодом, а мінус анодом. Зате контакти заряджається гальванічного елемента або електроди електролізера вже будуть носити протилежні назви, давайте розберемося чому!

Важливо! При розряді гальванічного елемента анод – мінус, катод – плюс, при зарядці навпаки.

Так як струм від плюсового виведення джерела живлення надходить на плюсової висновок акумулятора – останній вже не може бути катодом. Посилаючись на вищесказане можна зробити висновок, що в цьому випадку електроди акумулятора при зарядці умовно міняються місцями.

Тоді через електрод заряджається гальванічного елемента, в який втікає електричний струм, називають анодом. Виходить, що при зарядці у акумулятора плюс стає анодом, а мінус катодом.

Гальванотехніка

Процеси осадження металів в результаті хімічної реакції під впливом електричного струму (при електролізі) називають гальванотехніка. Таким чином світ отримав посріблені, золочені, хромовані або покриті іншими металами прикраси і деталі. Цей процес використовують як в декоративних, так і в прикладних цілях – для поліпшення стійкості до корозії різних вузлів і агрегатів механізмів.

Принцип дії установок для нанесення гальванічного покриття лежить в використанні розчинів солей елементів, якими будуть покривати деталь, як електроліту.

У гальваніки анод також є електродом, до якого підключаються плюсової висновок джерела живлення, відповідно катод в цьому випадку – це мінус. При цьому метал осідає (відновлюється) на мінусовому електроді (реакція відновлення). Тобто якщо ви хочете зробити позолочене кільце своїми руками – підключіть до нього мінусовій висновок блоку живлення і помістіть в ємність з відповідним розчином.

В електроніці

Електроди або ніжки напівпровідникових і вакуумних електронних приладів теж часто називають анодом і катодом. Розглянемо умовне графічне позначення напівпровідникового діода на схемі:

Як ми бачимо, анод у діода підключається до плюса батареї. Він так називається з тієї ж причини – в цей висновок у діода в будь-якому випадку втікає струм. На реальному елементі на катоді є маркування у вигляді смуги або точки.

У світлодіода аналогічно. На 5 мм світлодіодах нутрощі видно через колбу. Та половина, що більше – це катод.

Також є ситуація і з тиристором, призначення висновків і «однополярної» застосування цих триногу компонентів роблять його керованим діодом:

У вакуумного діода анод теж підключається до плюса, а катод до мінуса, що зображено на схемі нижче. Хоча при додатку зворотного напруги – назви цих елементів не зміняться, незважаючи на перебіг електричного струму в зворотному напрямку, нехай і незначного.

З пасивними елементами, такими як конденсатори і резистори інша справа. У резистора не виділяють окремо катод і анод, струм в ньому може протікати в будь-якому напрямку. Ви можете дати будь-які назви його висновків, в залежності від ситуації і розглянутої схеми. У звичайних полярних конденсаторів також. Рідше такий поділ за назвами контактів спостерігається в електролітичних конденсаторах.

висновок

Отже, підіб’ємо підсумки, відповівши на питання: як запам’ятати де плюс, де мінус у катода з анодом? Є зручне мнемонічне правило для електролізу, заряду акумуляторів, гальваніки і напівпровідникових приладів. У цих слів з аналогічними назвами однакову кількість літер, що проілюстровано нижче:

У всіх перерахованих випадках струм випливає з катода, а втікає в анод.

Нехай вас не зіб’є з толку плутанина: «чому у акумулятора катод позитивний, а коли його заряджають – він стає негативним?». Пам’ятаєте у всіх елементів електроніки, а також електролізерів і в гальваніки – в загальному у всіх споживачів енергії анодом називають висновок, що підключається до плюса. На цьому відмінності закінчуються, тепер вам простіше розібратися що плюс, що мінус між висновками елементів і пристроїв.

Наостанок рекомендуємо переглянути корисне відео по темі статті:

Тепер ви знаєте, що таке анод і катод, а також як запам’ятати їх досить швидко. Сподіваємося, надана інформація була для вас корисною і цікавою!

Ссылка на основную публикацию