Катод і анод - єдність і боротьба протилежностей

Катод і анод - це дві складові одного процесу: протікання електричного струму. Всі матеріали можна розділити на два типи - це провідники, в структурі яких великий надлишок вільних електронів, і діелектрики (у них вільних електронів практично немає).

Поняття електричного струму

Електричний струм - це впорядковане переміщення заряджених елементарних частинок в структурі речовини під впливом електромагнітного напруги. Якщо прикласти до провідника постійна напруга, то вільні електрони, що мають негативний заряд, почнуть упорядоченно рухатися в бік анода (позитивно зарядженого електрода) від катода (негативно зарядженого електрода). Ток ж, відповідно, буде текти в зворотному напрямку. А катод і анод - це два електроди, між якими утворився перепад (різниця) електромагнітного напруги.

Провідники і діелектрики

Провідники і діелектрики можуть бути твердими, рідкими і газоподібними речовинами. Це для протікання електричного струму зовсім не принципово. При тривалому додатку електромагнітного напрузі до матеріалу на катоді буде утворюватися надлишок електронів, а на аноді - його нестача. Якщо напруга додається досить довго, то зі структури матеріалу, з якого зроблений анод, будуть вириватися пов`язані електрони разом з атомами, а сам матеріал почне вступати в хімічну реакцію з хімічно активними речовинами з навколишнього середовища. Такий процес носить назву електролізу.

Електроліз

Катод і анод в електрохімії є двома полюсами прикладеного до сольових розчинів або розплавів постійного електромагнітного напруги. При виникненні струму від надлишку електронів анод починає руйнуватися, тобто самі позитивно заряджені атоми речовини будуть потрапляти в соляний розчин (навколишнє середовище) і переноситися на катод, де осідати в очищеному вигляді. Цей процес носить назву гальванічного. За допомогою гальваніки покривають тонким шаром цинку, міді, золота, срібла та інших металів різні вироби.

Що таке катод і які завдання, які він виконує в електролізі? Це можна зрозуміти при виконанні наступних дій: якщо зробити анод з бронзи або олова, то на катоді вийде друкована плата, покрита тонким шаром міді або олова (використовується в радіоелектронної промисловості). Цим же способом отримують позолочені ювелірні прикраси, обміднені і навіть позолочені алюмінієві наконечники для електротехніки з метою підвищення електропровідності.

Відповіді на питання про те, що таке анод і катод, при електролізі очевидні: анод в результаті протікання постійного струму через соляний розчин руйнується, а катод приймає на себе анодний матеріал. Навіть термін такий виник в середовищі гальваників - «анодування катода». Фізичного сенсу він не несе, але фактичну суть питання відображає прекрасно.

Напівпровідники

Напівпровідники являють собою матеріали, які в структурі не мають вільних електронів, а атомні тримаються на своїх місцях погано. Якщо такий матеріал в рідкому або газоподібному стані помістити в магнітне поле, а потім дати йому затвердіти, то вийде електрично структурований напівпровідник, який пропускатиме струм тільки в одну сторону. З цього матеріалу, використовуючи вищеназване властивість, роблять діоди. Вони бувають двох видів:

а) з «p-n-p» проводімостью-

б) з «n-p-n» провідністю.

На практиці ця тонкість структури діодів значення не має. Важливо правильно підключити в електричну схему діод. Де анод, де катод - питання, яким багато спантеличені. На діод є спеціальні позначення: або А і К, або + і -. Можна підключити діод тільки двома способами до електричної схемою постійного струму. В одному випадку справний діод буде проводити струм, а в іншому - не буде. Тому необхідно взяти прилад, на якому свідомо відомо, де катод, а де анод, і підключити його до діода. Якщо пристрій покаже наявність струму, то діод підключений правильно. Значить, катод приладу і катод діода, а також анод приладу і анод діода збіглися. В іншому випадку потрібно поміняти з`єднання місцями.

1. Якщо діод не пропускає струм в обидві сторони, то він перегорів, ремонту не підлягає.

2. Якщо навпаки, пропускає, то він пробитий. Його необхідно викинути.

Перевіряються діоди тестерами і пробниками. У діодах катод і анод жорстко прив`язані до їх матеріального виконанню на відміну від гальванічних джерел живлення (Акумуляторів, батарейок і т.п.).

Катодом в напівпровідникових елементах (діодах) електричної схеми є електрод (ніжка), з якого виходить позитивний (+) потенціал. Через схему він пов`язаний з негативним потенціалом джерела живлення. Значить, ток безпосередньо в напівпровіднику діода протікає у напрямку від анода до катода. На електричних схемах цей процес символічно так і позначається.

Якщо діод однією ніжкою (електродом) підключити до змінному напрузі, то на другому електроді ми отримаємо позитивну або негативну полусінусоіду. Якщо з`єднати два діоди в міст, то будемо спостерігати випрямленний електричний практично постійний струм.

Гальванічні джерела постійного струму - акумулятори (батареї)

Катод і анод в цих виробах міняються місцями залежно від напрямку протікання електричного струму, тому що в одному випадку до них напруга не спадає, а вони самі за рахунок хімічної реакції служать джерелами постійного струму. Тут негативним електродом вже буде анод, а позитивним - катод. В іншому ж випадку в акумуляторі відбувається звичайний процес електролізу.

Коли акумулятор розрядився і хімічна реакція, яка служила джерелом електричного струму, припинилася, його необхідно зарядити за допомогою зовнішнього джерела живлення. Таким чином, ми запускаємо процес електролізу, тобто відновлення початкових властивостей гальванічної батареї. На катод акумулятора необхідно докласти вже негативний заряд, а на анод - позитивний, тоді батарея буде заряджатися.

Таким чином, відповідь на питання про те, як визначити катод і анод в гальванічному елементі, залежить від того, заряджається він чи служить джерелом живлення електричним струмом.

Висновок

Як підсумовування усього вищесказаного, катод - це електрод, на якому з`являється надлишок електронів, а анод - це електрод, на якому з`являється недостача електронів. Але плюс чи мінус на конкретному електроді елемента електричної схеми визначається напрямом протікання електричного струму.