Содержание
Катод и анод — единство и борьба противоположностей
Катод и анод – это две составляющие одного процесса: протекания электрического тока. Все материалы можно разделить на два типа – это проводники, в структуре которых большой избыток свободных электронов, и диэлектрики (в них свободных электронов практически нет).
Понятие электрического тока
Электрический ток – это упорядоченное перемещение заряженных элементарных частиц в структуре вещества под воздействием электромагнитного напряжения. Если приложить к проводнику постоянное напряжение, то свободные электроны, имеющие отрицательный заряд, начнут упорядоченно двигаться в сторону анода (положительно заряженного электрода) от катода (отрицательно заряженного электрода). Ток же, соответственно, будет течь в обратном направлении. А катод и анод – это два электрода, между которыми образовался перепад (разница) электромагнитного напряжения.
Проводники и диэлектрики
Проводники и диэлектрики могут быть твердыми, жидкими и газообразными веществами.
Это для протекания электрического тока совсем не принципиально. При длительном приложении электромагнитного напряжении к материалу на катоде будет образовываться избыток электронов, а на аноде – его недостача. Если напряжение прилагается достаточно долго, то из структуры материала, из которого сделан анод, будут вырываться связанные электроны вместе с атомами, а сам материал начнет вступать в химическую реакцию с химически активными веществами из окружающей среды. Такой процесс носит название электролиза.
Электролиз
Катод и анод в электрохимии являются двумя полюсами приложенного к солевым растворам или расплавам постоянного электромагнитного напряжения. При возникновении тока от избытка электронов анод начинает разрушаться, т.е. сами положительно заряженные атомы вещества будут попадать в соляной раствор (окружающую среду) и переноситься на катод, где оседать в очищенном виде. Этот процесс носит название гальванического. С помощью гальваники покрывают тонким слоем цинка, меди, золота, серебра и других металлов различные изделия.
Что такое катод и каковы задачи, которые он выполняет в электролизе? Это можно понять при выполнении следующих действий: если сделать анод из бронзы или олова, то на катоде получится печатная плата, покрытая тонким слоем меди или олова (используется в радиоэлектронной промышленности). Этим же способом получают позолоченные ювелирные украшения, омедненные и даже позолоченные алюминиевые наконечники для электротехники в целях повышения электропроводности.
Ответы на вопросы о том, что такое анод и катод, при электролизе очевидны: анод в результате протекания постоянного тока через соляной раствор разрушается, а катод принимает на себя анодный материал. Даже термин такой возник в среде гальваников – «анодирование катода». Физического смысла он не несет, но фактическую суть вопроса отображает прекрасно.
Полупроводники
Полупроводники представляют собой материалы, которые в структуре не имеют свободных электронов, а атомные держатся на своих местах плохо. Если такой материал в жидком или газообразном состоянии поместить в магнитное поле, а затем дать ему затвердеть, то получится электрически структурированный полупроводник, который будет пропускать ток только в одну сторону.
Из этого материала, используя вышеназванное свойство, делают диоды. Они бывают двух видов:
а) с «p-n-p» проводимостью;
б) с «n-p-n» проводимостью.
На практике эта тонкость структуры диодов значения не имеет. Важно правильно подключить в электрическую схему диод. Где анод, где катод – вопрос, которым многие озадачены. На диоде есть специальные обозначения: или А и К, или + и –. Можно подключить диод только двумя способами к электрической схеме постоянного тока. В одном случае исправный диод будет проводить ток, а в другом – не будет. Поэтому необходимо взять прибор, на котором заведомо известно, где катод, а где анод, и подключить его к диоду. Если устройство покажет наличие тока, то диод подключен правильно. Значит, катод прибора и катод диода, а также анод прибора и анод диода совпали. В противном случае нужно поменять соединения местами.
1. Если диод не пропускает ток в обе стороны, то он перегоревший, ремонту не подлежит.
2. Если наоборот, пропускает, то он пробитый.
Его необходимо выбросить.
Проверяются диоды тестерами и пробниками. В диодах катод и анод жестко привязаны к их материальному исполнению в отличие от гальванических источников питания (аккумуляторов, батареек и т. п.).
Катодом в полупроводниковых элементах (диодах) электрической схемы является электрод (ножка), из которого выходит положительный (+) потенциал. Через схему он связан с отрицательным потенциалом источника питания. Значит, ток непосредственно в полупроводнике диода протекает по направлению от анода к катоду. На электрических схемах этот процесс символически так и обозначается.
Если диод одной ножкой (электродом) подключить к переменному напряжению, то на втором электроде мы получим положительную или отрицательную полусинусоиду. Если соединить два диода в мост, то будем наблюдать выпрямленный электрический практически постоянный ток.
Гальванические источники постоянного тока – аккумуляторы (батареи)
Катод и анод в этих изделиях меняются местами в зависимости от направления протекания электрического тока, потому что в одном случае к ним напряжение не приходит, а они сами за счет химической реакции служат источниками постоянного тока.
Тут отрицательным электродом уже будет анод, а положительным – катод. В другом же случае в аккумуляторе происходит обычный процесс электролиза.
Когда аккумулятор разрядился и химическая реакция, которая служила источником электрического тока, прекратилась, его необходимо зарядить с помощью внешнего источника питания. Таким образом, мы запускаем процесс электролиза, т.е. восстановления первоначальных свойств гальванической батареи. На катод аккумулятора необходимо приложить уже отрицательный заряд, а на анод – положительный, тогда батарея будет заряжаться.
Таким образом, ответ на вопрос о том, как определить катод и анод в гальваническом элементе, зависит от того, заряжается он или служит источником питания электрическим током.
Вывод
Как суммирование всего вышесказанного, катод – это электрод, на котором появляется избыток электронов, а анод – это электрод, на котором появляется недостача электронов. Но плюс или минус на конкретном электроде элемента электрической схемы определяется направлением протекания электрического тока.
Анод и катод — что это и как правильно определить?
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 источниками тока. Нас интересует информация, размещённая на третьей странице. Согласно ГОСТу, отрицательным электродом химического источника тока 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 полупроводниковые приборы, 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:
- Во время зарядки положительный электрод принимает электрический ток и является анодом, а отрицательный его отпускает и именуется катодом.
- При отсутствии движения о них разговор вести нет смысла.
- 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:
- Окисление. Происходит процесс отдачи частицей электрона. Нейтральная превращается в положительный ион, а отрицательная нейтрализуется.
- Восстановление. Происходит процесс получения частицей электрона. Положительная превращается в нейтральный ион, а потом в отрицательный при повторении.
- 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:
- Катионы. Так называются положительно заряженные ионы, что двигаются в растворе электролита в сторону отрицательного полюса (катода).
- 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 сульфата меди. 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 потенциал катода/потенциал 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.
электрохимия — Почему положительные ионы идут к катоду?
спросил
Изменено
2 года назад
Просмотрено
8к раз
$\begingroup$
Почему при электролизе положительные ионы идут к катоду? Поскольку катод положительный, не будут ли положительные ионы отталкиваться на катоде и не потребуют ли они больше энергии?
Я понимаю, что восстановление происходит на катоде, а положительные ионы восстанавливают, но как-то это не имеет смысла как положительные — положительные заряды отталкиваются.
- электрохимия
- электролиз
$\endgroup$
0
$\begingroup$
TL;DR Катод в электролитическом процессе считается
минус , так что на самом деле противоречия нет. Катод представляет собой положительный электрод в гальваническом элементе .
В литературе используются различные обозначения для знака (±) катода, которые определяются, в частности, характером процесса. Очень широкое определение катода состоит в том, что это электрод некоторого устройства, подключенного к отрицательному полюсу источника тока.
Для электролиза принято считать, что «-» катод – это электрод, на котором происходит процесс восстановления, а «+» анод – это тот, на котором происходит процесс окисления.
При работе ячейки (например, при рафинировании меди) внешний источник тока обеспечивает избыток электронов (отрицательный заряд) на одном из электродов — катоде, где восстанавливается металл. На другом электроде не хватает электронов и происходит окисление металла — это анод.
В то же время при работе гальванического элемента (например, медно-цинкового) избыток электронов (и отрицательный заряд) на одном из электродов обеспечивается не внешним источником тока , а по собственно реакции окисления металла (растворение цинка). Следуя данному определению, этот электрод является анодом. Электроны, проходя через внешнюю цепь, участвуют в восстановлении меди, поэтому катод в этом случае будет положительным электродом.
$\endgroup$
4
$\begingroup$
Вы перепутали.
Катод — это электрод, на котором разряжаются катионы, отсюда и название.
Кстати, эффективный поток электронов в гальванических элементах всегда направлен от катода к аноду. «Изменение» полярности электродов происходит из-за изменения перспективы, а не фактического изменения потока.
$\endgroup$
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
.
красный, черный положительный, отрицательный, анод и катод? – ИонтоЦентр
Как видно из названия этого поста, справедливо сказать, что существует некоторая путаница в отношении положительных и отрицательных кабелей и того, где они должны быть по отношению к вашему аппарату для ионофореза, и как это влияет на ваше лечение гипергидроза. . Не помогает и то, что каждую сторону можно назвать красной или черной, положительной или отрицательной, анодом и катодом!
Чтобы помочь разобраться, ниже поясняется, что есть что:
Анод или Красный = Положительный (+)
Катод или Черный = Отрицательный (-)
Предыдущие модели Hidrex для ионофореза (PSP100 и GS400)
Hidrex GS400 поставляется с кабелями с цветовой маркировкой.
На задней панели панелей управления этих аппаратов для ионофореза кабельные порты также имеют цветовую маркировку.
В дополнение к этому, электродные пластины, поставляемые с этими моделями, также имели цветовую маркировку, поэтому неудивительно, что люди считали это важной частью их лечения ионтофорезом.
Эта цветовая маркировка позволяла подключать соответствующие кабели и визуально определять, какая сторона тела обрабатывается с положительной и отрицательной сторон. Знание этой информации было важно в то время, так как считалось, что у немного (в большинстве случаев незаметно) лучшая скорость отклика на положительной (красный +) стороне. Это связано с тем, что на положительном аноде немного больше ионной активности, поэтому теоретически, если вы когда-либо лечили только одну сторону тела положительной стороной, вы можете обнаружить, что эта сторона дает лучшие результаты раньше.
В этих случаях и для этих машин было рекомендовано поменять местами стороны, чтобы вы могли уравнять ответы, и общий совет состоял в том, чтобы чередовать, какая сторона обрабатывалась положительной красной или отрицательной черной стороной.
В то время этому переключающему действию не уделялось слишком много внимания, поскольку этот эффект не был клинически доказан — доказательства были чисто анекдотичными.
Текущие версии аппаратов для ионофореза Hidrex не содержат кабелей, портов или электродов с цветовой маркировкой.
Hidrex ClassicION
Однако недавние фактические исследования показали, что на современных машинах красный положительный катод реагирует лучше, чем отрицательный катод.
Текущие версии аппаратов для ионофореза Hidrex не содержат кабелей, портов или электродов с цветовой маркировкой. Это связано с тем, что более совершенное устройство для ионофореза Hidrex ClassicION содержит функцию автоматического переключения полярности, которая автоматически переключает направление тока в середине лечения. Важно отметить, что в целом направление тока очень мало влияет на лечение, за исключением случаев, когда вы лечите только одностороннее.
Hidrex ClassicION не имеет автоматического переключения полярности.
Чтобы чередовать, какая сторона тела обрабатывается положительным анодом (+), просто поменяйте руку, ногу или подмышку на той стороне при следующей процедуре. Например, если ваша левая нога стояла в лотках со стороной (+) на следующий день лечения, поменяйте местами, чтобы поставить (+) на сторону правой ноги.
На изображении ниже показана задняя панель панели управления ClassicION:
Порты обозначены A и B.
Порт A — это положительный анод (+)
, а порт B — отрицательный катод (-)
Дополнительную информацию об этом можно найти на стр. 6 руководства по эксплуатации
Схема, показывающая порты можно найти на стр. 9
Hidrex Connection
Connection имеет автоматическое переключение полярности.
Hidrex ConnectION имеет новую настройку, которая может автоматически менять полярность во время лечения. Изменение тока просто изменяет направление, в котором ток проходит через тело.