Käytännön elektroniikan parissa työskentelevien on tiedettävä virtalähteen anodi ja katodi. Mikä ja miten sitä kutsutaan? Miksi juuri? Aihetta pohditaan perusteellisesti radioamatöörien lisäksi myös kemian näkökulmasta. Suosituin selitys on, että anodi on positiivinen elektrodi ja katodi on negatiivinen. Valitettavasti tämä ei ole aina totta ja epätäydellistä. Jotta voit määrittää anodin ja katodin, sinulla on oltava teoreettinen perusta ja tiedettävä mitä ja miten. Katsotaanpa tätä artikkelin puitteissa.
Anodi
Käännytään GOST 15596-82:een, joka käsittelee kemiallisia virtalähteitä. Olemme kiinnostuneita kolmannella sivulla julkaistuista tiedoista. GOST:n mukaan anodi on kemiallisen virtalähteen negatiivinen elektrodi. Se siitä! Miksi juuri? Tosiasia on, että sen kautta sähkövirta tulee ulkoisesta piiristä itse lähteeseen. Kuten näette, kaikki ei ole niin helppoa kuin miltä ensi silmäyksellä näyttää. On suositeltavaa harkita huolellisesti artikkelissa esitettyjä kuvia, jos sisältö vaikuttaa liian monimutkaiselta - ne auttavat sinua ymmärtämään, mitä kirjoittaja haluaa sinulle välittää.
Katodi
Käännymme samaan GOST 15596-82:een. positiivinen elektrodiKemiallinen virtalähde on sellainen, josta se purkautuessaan tulee ulkoiseen piiriin. Kuten näet, GOST 15596-82:n sisältämät tiedot tarkastelevat tilannetta eri näkökulmasta. Siksi on oltava erittäin varovainen neuvotellessa muiden kanssa tietyistä rakenteista.
Termien syntyminen
Faraday esitteli ne tammikuussa 1834 välttääkseen epäselvyyksiä ja saavuttaakseen suuremman tarkkuuden. Hän tarjosi myös oman versionsa ulkoa opettelemisesta käyttämällä Auringon esimerkkiä. Joten hänen anodinsa on auringonnousu. Aurinko nousee (virta tulee sisään). Katodi on sisäänkäynti. Aurinko laskee (virta sammuu).
Esimerkki putkesta ja diodista
Ymmärrämme edelleen, mitä käytetään merkitsemään mitä. Oletetaan, että meillä on yksi näistä energiankuluttajista avoimessa tilassa (suorassa yhteydessä). Joten diodin ulkoisesta piiristä sähkövirta tulee elementtiin anodin kautta. Mutta älä hämmenny tästä selityksestä elektronien suunnan kanssa. Katodin kautta sähkövirta virtaa käytetystä elementistä ulkoiseen piiriin. Nyt kehittynyt tilanne muistuttaa tapauksia, joissa katsotaan käänteistä kuvaa. Jos nämä nimitykset ovat monimutkaisia, muista, että vain kemistien on ymmärrettävä ne tällä tavalla. Tehdään nyt päinvastoin. Voidaan nähdä, että puolijohdediodit eivät käytännössä johda virtaa. Ainoa mahdollinen poikkeus tässä on elementtien käänteinen jakautuminen. Ja sähkötyhjödiodit (kenotronit,radioputket) eivät johda käänteisvirtaa ollenkaan. Siksi katsotaan (ehdollisesti), että hän ei käy niitä läpi. Siksi muodollisesti diodin anodi- ja katodiliittimet eivät täytä tehtäviään.
Miksi on hämmennystä?
Erityisesti oppimisen ja käytännön soveltamisen helpottamiseksi päätettiin, että nastan nimien diodielementit eivät muutu niiden kytkentäkaavion mukaan ja ne "kiinnitetään" fyysisiin nastoihin. Mutta tämä ei koske akkuja. Joten puolijohdediodeissa kaikki riippuu kiteen johtavuuden tyypistä. Tyhjiöputkissa tämä kysymys on sidottu elektrodiin, joka emittoi elektroneja filamentin sijainnissa. Tietysti tässä on tiettyjä vivahteita: esimerkiksi käänteisvirta voi virrata puolijohdelaitteiden, kuten vaimentimen ja zener-diodin, läpi, mutta tässä on erityispiirre, joka ei selvästikään kuulu artikkelin soveltamisalaan.
Sähköakun käsittely
Tämä on todella klassinen esimerkki kemiallisesta sähkönlähteestä, joka on uusiutuva. Akku on jommassakummassa kahdesta tilasta: lataus / purkaus. Molemmissa tapauksissa sähkövirran suunta on erilainen. Mutta huomaa, että elektrodien napaisuus ei muutu. Ja he voivat toimia eri rooleissa:
- Latauksen aikana positiivinen elektrodi vastaanottaa sähkövirtaa ja on anodi, ja negatiivinen vapauttaa sen ja sitä kutsutaan katodiksi.
- Jos liikettä ei ole, niistä on turha puhua.
- Aikanapurkaus, positiivinen elektrodi vapauttaa sähkövirran ja on katodi, kun taas negatiivinen elektrodi vastaanottaa ja sitä kutsutaan anodiksi.
Sanotaanpa muutama sana sähkökemiasta
Tässä käytetään hieman erilaisia määritelmiä. Siten anodia pidetään elektrodina, jossa tapahtuu oksidatiivisia prosesseja. Ja muistatko koulun kemian kurssin, voitko vastata, mitä toisessa osassa tapahtuu? Elektrodia, jolla pelkistysprosessit tapahtuvat, kutsutaan katodiksi. Mutta ei ole viittausta elektronisiin laitteisiin. Katsotaanpa redox-reaktioiden arvoa meille:
- Hapetus. On olemassa prosessi, jossa elektroni rekyyli hiukkasen vaikutuksesta. Neutraali muuttuu positiiviseksi ioniksi ja negatiivinen neutraloituu.
- Restaurointi. On olemassa prosessi, jossa hiukkanen saa elektronin. Positiivinen muuttuu neutraaliksi ioniksi ja sitten negatiiviseksi toistuessaan.
- Molemmat prosessit ovat yhteydessä toisiinsa (esimerkiksi luovutettujen elektronien määrä on yhtä suuri kuin niiden lisätty määrä).
Faraday esitteli myös nimet kemiallisiin reaktioihin osallistuville alkuaineille:
- Kationit. Tämä on positiivisesti varautuneiden ionien nimi, jotka liikkuvat elektrolyyttiliuoksessa kohti negatiivista napaa (katodia).
- Anionit. Tämä on negatiivisesti varautuneiden ionien nimi, jotka liikkuvat elektrolyyttiliuoksessa kohti positiivista napaa (anodia).
Kuinka kemialliset reaktiot tapahtuvat?
Hapetus ja pelkistyspuolireaktiot erotetaan avaruudessa. Elektronien siirtyminen katodin ja anodin välillä ei tapahdu suoraan, vaan ulkoisen piirin johtimen johdosta, johon sähkövirta syntyy. Tässä voidaan tarkkailla sähköisten ja kemiallisten energiamuotojen keskinäistä muutosta. Siksi järjestelmän ulkoisen piirin muodostamiseksi erityyppisistä johtimista (jotka ovat elektrolyytissä olevia elektrodeja) on käytettävä metallia. Näet, anodin ja katodin välinen jännite on olemassa, samoin kuin yksi vivahde. Ja jos ei olisi elementtiä, joka estäisi heitä suorittamasta suoraan tarvittavaa prosessia, kemiallisen virran lähteiden arvo olisi erittäin alhainen. Ja siksi, koska latauksen on läpäistävä tämä järjestelmä, laitteet koottiin ja toimivat.
Mikä on mitä: vaihe 1
Määritetään nyt mikä on mitä. Otetaan Jacobi-Daniel galvaaninen kenno. Toisa alta se koostuu sinkkielektrodista, joka on upotettu sinkkisulfaattiliuokseen. Sitten tulee huokoinen väliseinä. Ja toisella puolella on kuparielektrodi, joka sijaitsee kuparisulfaattiliuoksessa. Ne ovat kosketuksissa toisiinsa, mutta kemialliset ominaisuudet ja väliseinä eivät salli sekoittumista.
Vaihe 2: Käsittely
Sinkki hapettuu, ja elektronit liikkuvat ulkoista piiriä pitkin kupariksi. Joten käy ilmi, että galvaanisessa kennossa on negatiivisesti varautunut anodi ja positiivinen katodi. Lisäksi tämä prosessi voi edetä vain tapauksissa, joissa elektroneilla on jonnekin "mennettävä". Tarkoitus on mennä suoraanelektrodista toiseen estää "eristyksen".
Vaihe 3: Elektrolyysi
Katsotaanpa elektrolyysiprosessia. Asennus sen läpikulkua varten on astia, jossa on liuos tai elektrolyyttisulate. Kaksi elektrodia lasketaan siihen. Ne on kytketty tasavirtalähteeseen. Anodi tässä tapauksessa on elektrodi, joka on kytketty positiiviseen napaan. Tässä tapahtuu hapettumista. Negatiivisesti varautunut elektrodi on katodi. Tässä tapahtuu pelkistysreaktio.
Vaihe 4: Lopuksi
Siksi näillä käsitteillä toimiessa on aina otettava huomioon, että anodia ei käytetä 100 %:ssa tapauksista negatiivisen elektrodin kuvaamiseen. Myös katodi voi ajoittain menettää positiivisen varauksensa. Kaikki riippuu siitä, mikä prosessi elektrodilla tapahtuu: pelkistävä vai hapettava.
Johtopäätös
Näin kaikki on - ei kovin vaikeaa, mutta et voi sanoa, että se on helppoa. Tarkastelimme galvaanikennoa, anodia ja katodia piirin näkökulmasta, ja nyt ei pitäisi olla ongelmia virtalähteiden kytkemisessä käyttöajan kanssa. Ja lopuksi sinun on jätettävä sinulle arvokkaampia tietoja. Sinun on aina otettava huomioon katodipotentiaalin / anodipotentiaalin ero. Asia on, että ensimmäinen on aina vähän iso. Tämä johtuu siitä, että tehokkuus ei toimi 100%:n indikaattorilla ja osa latauksista hajoaa. Tästä johtuen voit nähdä, että akuilla on rajoitus siihen, kuinka monta kertaa niitä voidaan ladatavastuuvapaus.
