Praktiskajā elektronikā iesaistītajiem ir jāzina par barošanas avota anodu un katodu. Kā un kā to sauc? Kāpēc tieši? Būs padziļināta tēmas apskate ne tikai radioamatieru, bet arī ķīmijas skatījumā. Vispopulārākais skaidrojums ir tāds, ka anods ir pozitīvais elektrods, bet katods ir negatīvs. Diemžēl tas ne vienmēr ir patiess un nepilnīgs. Lai varētu noteikt anodu un katodu, ir jābūt teorētiskam pamatojumam un jāzina, kas un kā. Apskatīsim to raksta ietvaros.
Anods
Pievērsīsimies GOST 15596-82, kas attiecas uz ķīmiskajiem strāvas avotiem. Mūs interesē trešajā lapā ievietotā informācija. Saskaņā ar GOST anods ir ķīmiskās strāvas avota negatīvais elektrods. Tieši tā! Kāpēc tieši? Fakts ir tāds, ka caur to elektriskā strāva no ārējās ķēdes nonāk pašā avotā. Kā redzat, ne viss ir tik vienkārši, kā šķiet no pirmā acu uzmetiena. Ja saturs šķiet pārāk sarežģīts, ieteicams rūpīgi apsvērt rakstā sniegtos attēlus - tie palīdzēs saprast, ko autors vēlas jums pastāstīt.
Katods
Mēs vēršamies pie tā paša GOST 15596-82. pozitīvs elektrodsĶīmiskais strāvas avots ir tāds, no kura, izlādējoties, tas nonāk ārējā ķēdē. Kā redzat, GOST 15596-82 ietvertie dati situāciju aplūko no citas perspektīvas. Tāpēc ir jābūt ļoti uzmanīgiem, konsultējoties ar citiem par atsevišķām konstrukcijām.
Terminu rašanās
Tos Faradejs ieviesa 1834. gada janvārī, lai izvairītos no neskaidrībām un panāktu lielāku precizitāti. Viņš arī piedāvāja savu iegaumēšanas versiju, izmantojot Saules piemēru. Tātad, viņa anods ir saullēkts. Saule virzās uz augšu (strāva ienāk). Katods ir ieeja. Saule virzās uz leju (strāva nodziest).
Caurules un diodes piemērs
Mēs turpinām saprast, ko lieto, lai apzīmētu ko. Pieņemsim, ka mums ir viens no šiem enerģijas patērētājiem atvērtā stāvoklī (tiešā savienojumā). Tātad no diodes ārējās ķēdes elementā caur anodu nonāk elektriskā strāva. Bet nemulsiniet šo skaidrojumu ar elektronu virzienu. Caur katodu no izmantotā elementa ārējā ķēdē izplūst elektriskā strāva. Situācija, kas tagad izveidojusies, atgādina gadījumus, kad cilvēki skatās uz ačgārnu attēlu. Ja šie apzīmējumi ir sarežģīti, atcerieties, ka šādi tie ir jāsaprot tikai ķīmiķiem. Tagad darīsim otrādi. Var redzēt, ka pusvadītāju diodes praktiski nevadīs strāvu. Vienīgais iespējamais izņēmums šeit ir apgrieztais elementu sadalījums. Un elektrovakuuma diodes (kenotrons,radio lampas) vispār nevadīs reverso strāvu. Tāpēc tiek uzskatīts (nosacīti), ka viņš tām neiet cauri. Tāpēc formāli diodes anoda un katoda spailes nepilda savas funkcijas.
Kāpēc rodas neskaidrības?
Speciāli, lai atvieglotu mācīšanos un praktisko pielietojumu, tika nolemts, ka tapu nosaukumu diožu elementi nemainīsies atkarībā no to pārslēgšanas shēmas, un tie tiks "piestiprināti" pie fiziskajām tapām. Bet tas neattiecas uz baterijām. Tātad pusvadītāju diodēm viss ir atkarīgs no kristāla vadītspējas veida. Vakuuma lampās šis jautājums ir saistīts ar elektrodu, kas izstaro elektronus kvēldiega atrašanās vietā. Protams, šeit ir noteiktas nianses: piemēram, reversā strāva var plūst caur pusvadītāju ierīcēm, piemēram, slāpētāju un Zenera diodi, taču šeit ir kāda specifika, kas nepārprotami neietilpst raksta darbības jomā.
Darbības ar elektrisko akumulatoru
Šis ir patiesi klasisks piemērs ķīmiskam elektroenerģijas avotam, kas ir atjaunojams. Akumulators ir vienā no diviem režīmiem: uzlāde / izlāde. Abos šajos gadījumos būs atšķirīgs elektriskās strāvas virziens. Bet ņemiet vērā, ka elektrodu polaritāte nemainīsies. Un viņi var darboties dažādās lomās:
- Uzlādes laikā pozitīvais elektrods saņem elektrisko strāvu un ir anods, bet negatīvais elektrods to atbrīvo, un to sauc par katodu.
- Ja nav kustības, nav jēgas par tām runāt.
- Laikāizlādes gadījumā pozitīvais elektrods atbrīvo elektrisko strāvu un ir katods, savukārt negatīvais elektrods saņem un tiek saukts par anodu.
Pasakīsim dažus vārdus par elektroķīmiju
Šeit tiek izmantotas nedaudz atšķirīgas definīcijas. Tādējādi anodu uzskata par elektrodu, kurā notiek oksidatīvie procesi. Un atceroties skolas ķīmijas kursu, vari atbildēt, kas notiek otrā daļā? Elektrodu, uz kura notiek reducēšanas procesi, sauc par katodu. Bet nav atsauces uz elektroniskām ierīcēm. Apskatīsim redoksreakciju vērtību mums:
- Oksidācija. Notiek elektrona atsitiena process ar daļiņu. Neitrālais pārvēršas par pozitīvu jonu, un negatīvais tiek neitralizēts.
- Restaurācija. Ir elektronu iegūšanas process ar daļiņu. Pozitīvais pārvēršas par neitrālu jonu un pēc tam atkārtojas par negatīvu.
- Abi procesi ir savstarpēji saistīti (piemēram, atdoto elektronu skaits ir vienāds ar to pievienoto skaitu).
Faraday arī ieviesa nosaukumus elementiem, kas piedalās ķīmiskajās reakcijās:
- Katjoni. Šis ir pozitīvi lādētu jonu nosaukums, kas elektrolīta šķīdumā virzās uz negatīvo polu (katodu).
- Anjoni. Šis ir negatīvi lādētu jonu nosaukums, kas elektrolīta šķīdumā virzās uz pozitīvo polu (anodu).
Kā notiek ķīmiskās reakcijas?
Oksidācija un reducēšanapusreakcijas ir atdalītas telpā. Elektronu pāreja starp katodu un anodu netiek veikta tieši, bet gan ārējās ķēdes vadītāja dēļ, uz kura tiek izveidota elektriskā strāva. Šeit var novērot elektrisko un ķīmisko enerģijas formu savstarpējo transformāciju. Tāpēc, lai izveidotu sistēmas ārējo ķēdi no dažāda veida vadītājiem (kas ir elektrolīta elektrodi), ir jāizmanto metāls. Redziet, spriegums starp anodu un katodu pastāv, kā arī viena nianse. Un, ja nebūtu elementa, kas neļautu viņiem tieši veikt nepieciešamo procesu, tad ķīmiskās strāvas avotu vērtība būtu ļoti zema. Tā kā lādēšanai ir jāveic šī shēma, aprīkojums tika salikts un darbojas.
Kas ir kas: 1. darbība
Tagad definēsim, kas ir kas. Ņemsim Jacobi-Daniel galvanisko elementu. No vienas puses, tas sastāv no cinka elektroda, kas ir iegremdēts cinka sulfāta šķīdumā. Tad nāk porainā starpsiena. Un otrā pusē ir vara elektrods, kas atrodas vara sulfāta šķīdumā. Tie saskaras viens ar otru, taču ķīmiskās īpašības un nodalījums neļauj sajaukties.
2. darbība: apstrāde
Cinks tiek oksidēts, un elektroni pa ārējo ķēdi pārvietojas uz varu. Tātad izrādās, ka galvaniskajā šūnā ir negatīvi lādēts anods un pozitīvs katods. Turklāt šis process var notikt tikai tajos gadījumos, kad elektroniem ir kur "iet". Lieta ir iet tiešino elektroda uz citu novērš "izolācijas" klātbūtni.
3. darbība: elektrolīze
Apskatīsim elektrolīzes procesu. Iekārta tās caurbraukšanai ir trauks, kurā ir šķīdums vai elektrolīta kausējums. Tajā ir nolaisti divi elektrodi. Tie ir savienoti ar līdzstrāvas avotu. Anods šajā gadījumā ir elektrods, kas ir savienots ar pozitīvo polu. Šeit notiek oksidēšanās. Negatīvi lādētais elektrods ir katods. Šeit notiek reducēšanas reakcija.
4. darbība: beidzot
Tāpēc, darbojoties ar šiem jēdzieniem, vienmēr jāņem vērā, ka anods 100% gadījumu netiek izmantots negatīva elektroda apzīmēšanai. Arī katods periodiski var zaudēt savu pozitīvo lādiņu. Tas viss ir atkarīgs no tā, kāds process notiek uz elektroda: reduktīvs vai oksidatīvs.
Secinājums
Tā viss ir - nav īpaši grūti, bet nevarētu teikt, ka viegli. Mēs pārbaudījām galvanisko elementu, anodu un katodu no ķēdes viedokļa, un tagad jums nevajadzētu rasties problēmām, savienojot barošanas avotus ar darbības laiku. Un visbeidzot, jums ir jāatstāj kāda vērtīgāka informācija. Vienmēr ir jāņem vērā katoda potenciāla / anoda potenciāla atšķirība. Lieta tāda, ka pirmais vienmēr būs nedaudz liels. Tas ir saistīts ar faktu, ka efektivitāte nedarbojas ar 100% rādītāju un daļa no lādiņiem tiek izkliedēta. Tieši šī iemesla dēļ jūs varat redzēt, ka akumulatoriem ir ierobežots to uzlādes reižu skaits unizlādēt.
