Содержание

Анод, катод, положительный и отрицательный: основы химии батарей

04 мая 2020г.

В последнее время были совершены важные открытия в области аккумуляторных батарей (иногда называемых вторичными элементами), и большую часть этой работы можно отнести к разработке электромобилей. Эта работа помогла получить Нобелевскую химическую премию 2019 года за разработку литий-ионных аккумуляторов. Следовательно, термины «анод», «катод», «положительный» и «отрицательный» приобрели все большую важность.

В статьях о новых батарейных электродах и станциях циклирования батарей часто используются названия анод и катод без указания того, разряжается ли батарея или заряжается. Термины анод, катод, положительный и отрицательный не являются синонимами, их иногда можно спутать, что может привести к ошибкам.

Цель этой статьи - прояснить и четко определить эти разные термины.

Реакции окисления и восстановления

Реакция окисления является электрохимической реакцией, которая производит электроны.

Электрохимическая реакция, которая происходит на отрицательном элементе цинкового электрода никель-цинковой батареи во время разряда:
 

Zn + 4OH- → Zn (OH) 2-4 + 2e-
 

реакция окисления. Окисление - это потеря электронов.

Реакция восстановления - это электрохимическая реакция, которая потребляет электроны. Электрохимическая реакция, происходящая на положительной стороне литий-ионного аккумулятора во время разряда:
 

LixCoO2 + XLI++ Xe- → LiCoO2
 

является реакцией восстановления. Сокращение - это выигрыш электронов.

Анод, катод

  • Анод - это электрод, в котором происходит реакция окисления. Потенциал анода, через который протекает ток, выше его равновесного потенциала: Ea (I)> EI = 0 (рис. 1).
  • Катод - это электрод, в котором происходит реакция восстановления. Потенциал катода, через который протекает ток, ниже его равновесного потенциала: E
    c
    (I) < EI = 0 (рис. 1).

Рис.1: (E
I≠0−EI=0) I > 0

Положительные и отрицательные электроды

Два электрода батареи или аккумулятора имеют разные потенциалы. Электрод с более высоким потенциалом упоминается как положительный, электрод с более низким потенциалом упоминается как отрицательный. Электродвижущая сила, эдс в V батареи - это разность потенциалов положительного и отрицательного электродов, когда батарея не работает.

Исследуя батарею

Разряд батареи

Во время разряда напряжение элемента U, разность между положительным и отрицательным, уменьшается (рис. 2, 3).

  • Потенциал положительного электрода E+I≠0 становится меньше его значения в состоянии покоя E+I = 0 : E+I≠0  → положительный электрод является катодом.
  • Потенциал отрицательного электрода E-I≠0 становится больше его значения в состоянии покоя E-
    I=0 
    : E-I>0 > E-I=0 → отрицательный электрод является анодом.

Рис. 2: Разряд и заряд батареи: слева - потенциальное изменение положительного и отрицательного электродов; справа - изменение напряжения батареи

Зарядка аккумулятора

Во время зарядки напряжение элемента U, разность между положительным и отрицательным, увеличивается (рис. 2, 3).

  • Потенциал положительного электрода E+I≠0 становится больше его значения в состоянии покоя E+I=0 : E+I>0 > E+I=0 → положительный электрод является анодом.
  • Потенциал отрицательного электрода E-I≠0 становится меньше его значения в состоянии покоя E-I=0 : E-I<0  < E-I=0 → отрицательный электрод является катодом.

Рис. 3: Разрядка / зарядка вторичной батареи, представленной в виде электрохимической ячейки, с электронами и направлением тока.

Вывод

При обычном использовании перезаряжаемой батареи потенциал положительного электрода как при разряде, так и при перезарядке остается больше, чем потенциал отрицательного электрода. С другой стороны, роль каждого электрода переключается во время цикла разрядки / зарядки.

  • Во время разряда положительным является катод, отрицательным является анод.
  • Во время заряда положительным является анод, отрицательным является катод. 

Тексты, описывающие аккумуляторные аноды или катоды, безусловно, косвенно рассматривают случай разряда, что является неполным предсталением о процессах, происходящих внутри вторичного элемента.

Поделиться в соцсетях:

Как определить катод и анод + описание

Как определить катод и анод + описание

Среди терминологии в сфере электрики встречаются такие понятие, как катод и анод. Это может касательно источников питания, химии, физики и гальваники. Термин может встречаться еще и в вакуумной и полупроводниковой электронике. Им можно обозначать выводы или даже контакты устройства, а еще, каким электрическим знаком они будут обладать.

В данной статье вы узнаете о том, что это такое, а еще как определить катод и анод в диоде, электролизере, у батарейки, где в них плюс, а где минус.

Гальваника и электрохимия

В сфере электрохимии есть пару основных разделов:

  • Элементы гальваники – производство электрической энергии благодаря счету химической реакции. К подобным элементам можно отнести аккумуляторы и батарейки. Их также часто называют химическим токовым источником.
  • Электролиз – воздействие на реакцию химического типа электрической энергией, иными словами – посредством источника питания запускается определенная реакция.

Предлагаем рассмотреть окислительно-восстановительные реакции в элементах гальванического типа, и тогда такие процессы происходят на его электродах?

  • Анод – электрод, и на нем есть окислительная реакция, а именно он будет отдавать электроны. А вот электрод, на котором будет происходить окислительная реакция называется восстановлением.
  • Катод – электрод, на котором будет протекать реакция восстановления, а именно он будет принимать электроны. Электрод, на котором будет реакция восстановления – называется окислителем.

Отсюда возникнет вопрос – где минус, а где плюс у батарейки? Исходя из определения, у гальванических элементов анод будет отдавать электроды.

Обратите внимание, что в ГОСТе 15596-82 дано официальная формулировка наименований вывод источников тока химического типа, если кратко, то плюс будет только на катоде, а минус на аноде.

В таком случае будет рассматриваться протекание электричества по проводнику внешних цепей от окислителя (то есть катода) к аноду, а именно к восстановителю. Так как электроны в цепи будут течь от минуса до плюса, а электричество наоборот, и в таком случае катод будет являться плюсом, а анод минусом. Кстати, ток всегда будет втекать в анод.

Подробности

Процесс электролиза или заряда аккумулятора

Такие процессы походи и обратные гальваническим элементам, так как тут не энергия попадает за счет реакции химического характера, а даже наоборот – химическая реакция будет происходить благодаря внешнему источнику электричества. В таком случае плюсом источника питания все еще будут называть катодом, а минус анодом. А вот контакты заряжаемого элемента гальваники или электроды электролизера уже способны носить противоположные наименования, и следует разобраться, почему.

Важно! При разряде элемента гальваники элемента анод является минусом, а катод плюсом, при зарядке все будет наоборот.

Так как ток от положительного вывода источника питания будет поступать на положительный вывод аккумулятора – последний кстати уже не сможет быть катодом. Ссылаясь на сказанное выше, можно сделать выводы, что в таком случае аккумуляторные электроды при зарядке символически меняют местами. В таком случае через электрод заряжаемого элемента гальваники, в который втекает ток электричества, называют анодом. Итак, при зарядке плюс аккумулятора станет анодом, а минус будет катодом.

Гальванотехника

Процессы металлического осаждения в результате реакции химического типа под действием электрического тока (при процессе электролиза) называют гальванотехникой. Получается, что мир начал получать золоченные, посеребренные, хромированные или даже покрытые иными металлами украшения, а еще детали. Такой процесс применяют в роли декоративных, а еще в прикладных целях – для того, чтобы улучшать устойчивость к коррозии разных узлов и механизмов агрегатов. Метод работы действия установок для нанесения покрытия гальванического типа будет лежать в применении растворов солей элементов, которыми станут покрывать деталь, в роли электролита.

Определить, где анод, а где катод в гальванике тоже важно. Именно в этом случае анод будет являться электродом, к которому подключаются положительный вывод источника питания, а получается, катод в таком случае станет минусом. При этом металл будет осаждаться (восстанавливаться) на минусовом электроде (речь идет про реакцию восстановления). Получается, что есть вы желаете изготовить позолоченное кольцо собственноручно – подключите к нему отрицательный вывод блочка питания и поместите в емкость с требуемым растворителем.

В электронике

Ножки или электроды полупроводниковых, а еще вакуумных электронных устройств крайне часто называют катодом и анодом. Предлагаем рассмотреть условное обозначение графического типа полупроводникового диода по схеме. Как видите, анод у диода подключают до плюса батареи. Он так называется по той причине – в такой вывод у диода в любом случае будет втекать ток. На настоящем элементе на катоде будет маркировка в воде точки или полоски. Со светодиодом все аналогично, и на 0.5 см светодиодах внутренности видны через колбу. Та половина, что больше является катодом. Аналогичным образом будет обстоять ситуация даже с тиристором, назначение вывод и однополярное использование таких трехногих компонентов делает его управляемым диодом.

У диода вакуумного типа анод тоже обычно подключается до плюса, а катод к минусу, как изображена на схеме. Хотя при приложении напряжения обратного типа – названия элементов не поменяются, несмотря на протекание электрического тока в обратном направлении, пускай даже и незначительного. С пассивными элементами, а именно конденсаторы и резисторы, дела будут обстоять иначе. У резистора не будет выделять отдельно аноды и катоды, ток в нем может начать протекать в любом направлении. Вы сможете давать любые название для его выводов, и все зависит от ситуации, а также рассмотренной схемы. У простых неполярных конденсаторов все точно также. Реже подобное разделение по наименованиям контактов будет наблюдаться в электролитических конденсаторах.

Заключение

Итак, важно подвести итоги, отвечая на вопрос – как запомнить, где плюс, а где же минус у анода и катода? Есть удобное мнемоническое правило для электролиза, аккумуляторного заряда, гальваники и приборов полупроводникового типа. У таких слов с аналогичными наименованиями одинаковое количество букв, что показано ниже. Во всех случаях, которые перечислены выше, ток будет вытекать из катода, а втекать будет в анод. Пусть вас не сбивает с толку постоянная путаница «Почему, когда у аккумулятора при заряде катод становится отрицательным, а при обычных обстоятельствах он положительный?». Следует помнить о том, что у всех элементов электроники, а еще гальванике и электрозиров – в общем у вас энергетических потребителей анодом можно называть вывод, который подключают к плюсу. На этом отличия закончатся, и теперь вам будет проще разбираться что минус, что плюс между выводами устройств и элементов. Напоследок следует посмотреть полезные видеоролике по теме статьи. Теперь вы точно знаете, что такое катод и анод, а еще запомнить их весьма быстро. Надеемся, эта информация была для вас интересной, а еще полезной.

Катод - это... Что такое Катод?

Катод (от греч. κάθοδος — ход вниз; возвращение) — электрод некоторого прибора, присоединённый к отрицательному полюсу источника тока.

Катод в электрохимии

В электрохимии катод — электрод, на котором происходят реакции восстановления. Например, при электролитическом рафинировании металлов (меди, никеля и пр.) на катоде осаждается очищенный металл.

Катод в вакуумных электронных приборах

В вакуумных электронных приборах катод — электрод, который является источником свободных электронов, обычно вследствие термоэлектронной эмиссии. В электронно-лучевых приборах катод входит в состав электронной пушки.

Катод у полупроводниковых приборов

Электрод полупроводникового прибора (диода, тиристора), подключённый к отрицательному полюсу источника тока, когда прибор открыт (то есть имеет маленькое сопротивление), называют катодом, подключённый к положительному полюсу — анодом.

Знак анода и катода

В литературе встречается различное обозначение знака катода — «-» или «+», что определяется, в частности, особенностями рассматриваемых процессов.

В электрохимии принято считать, что катод — электрод, на котором происходит процесс восстановления, а анод — тот, где протекает процесс окисления[1][2]. При работе электролизера (например, при рафинировании меди) внешний источник тока обеспечивает на одном из электродов избыток электронов (отрицательный заряд), здесь происходит восстановление металла, это катод. На другом электроде обеспечивается недостаток электронов и окисление металла, это анод.

В то же время при работе гальванического элемента (к примеру, медно-цинкового), избыток электронов (и отрицательный заряд) на одном из электродов обеспечивается не внешним источником тока, а собственно реакцией окисления металла (растворения цинка), то есть здесь отрицательным, если следовать приведённому определению, будет уже анод. Электроны, проходя через внешнюю цепь, расходуются на протекание реакции восстановления (меди), то есть катодом будет являться положительный электрод. Так, на приведённой иллюстрации изображён обозначенный знаком «+» катод гальванического элемента, на котором происходит восстановление меди.

В соответствии с таким толкованием, для аккумулятора знак анода и катода меняется в зависимости от направления протекания тока. [2][3][4].

В электротехнике катод — отрицательный электрод, ток течет от анода к катоду, электроны, соответственно, наоборот.

См. также

Литература

  1. Антропов Л. И. Теоретическая электрохимия : Учеб. для хим.-технолог. спец. вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М. : Высш. шк., 1984. — С. 13.
  2. 1 2 Лукомский Ю. Я., Гамбург Ю. Д. Физико-химические основы электрохимии: Учебник. — Долгопрудный : Издательский Дом «Интеллект», 2008. — С. 19 — ISBN 978-5-91559-007-5
  3. Левин А. И. Теоретические основы электрохимии. — М.: Металлургиздат, 1963. — С. 131.
  4. Справочник по электрохимии / Под ред. А. М. Сухотина. — Л. : Химия, 1981. — С. 405.

Ссылки

Что такое анод, а что такое катод | Инженерные знания

В статьях и заметках на нашем канале частенько проскакивают слова анод и катод. Эти термины пронизываются все технические науки и будут встречаться регулярно. На первый взгляд они должны быть знакомы нам ещё этак класса из 8 школьной программы, но кто же её когда помнит 🙂 Давайте раз и навсегда разберемся с тем, что такое анод и что такое катод и когда используются эти термины.

Начнем с самого простого. Анод и катод впервые встречаются нам в курсе химии. Катод от греческого "ход вниз", анод от греческого "ход вверх".

На момент появления этих хитрых слов мы ещё не до конца понимаем, что такое электричество (советую прочитать вот эту статейку) и знаем только самые основы электрофизики. Главная путаница тут с тем, где плюс, а где минус. Однозначно тут ответить нельзя, так как зависит всё от ситуации.

Электрический ток, как нам известно, есть упорядоченное направленное движение частиц. Если всё сильно упростить (и даже немного исказить, что допустимо для общего понимания вопроса), то для существования этого тока нужны сами частицы. Их нужно где-то брать. Берутся они из источника тока. Рассматривая устройство обычной батарейки, где электрический ток получается "химическим" образом, мы наблюдаем следующую картинку.

Частицы берутся из протекающей химической реакции. На одном электроде идёт окисление, на другом - восстановление. Помним, что окисление - это отдача электронов, а восстановление - это принятие электронов. Чем не электрический ток, если увязать всё это в единую систему :)...Так, собственно говоря, и поступили.

Поместили два электрода из разных металлов в раствор электролита. Раствор электролита начал реагировать с каждым из электродов параллельно выполняя транспортную функцию для переноса заряженных частиц от одной пластины к другой пластине. Один электрод восстанавливается, а другой окисляется. Получается электрический ток. Если к этим электродам подключить внешнюю нагрузку, то получится электрическая цепь. Заряд будет "пробегать" по этой внешней нагрузке (например по лампочке) и появится электрический ток.

Если же запустить процесс в обратном направлении, то при правильном подборе химии процесса, мы сможем зарядить этот элемент питания и получится аккумулятор.

Ну а катод и анод - это просто заумные названия положительного и отрицательного электрода в такой системе.

На аноде происходит окислительная реакция а сам он восстановитель в системе. С него уходят заряженные частицы в цепь. На катоде происходит восстановительная реакция, а сам он окислитель. В цепи он принимает заряженные частицы.

Есть тут и заковырка, куда же без неё 🙂 Мало запомнить, что анод - это минус, а катод - это плюс. Очень важно понимать логику процесса и анализировать его химию. Пока мы находимся в рамках системы "элемент питания" всё будет действительно так, как мы описали выше. Но что, если мы рассматриваем электролиз? Про электролиз можно написать ещё одну огромную статью, но пока рано. Усвоим главное!

Электролиз есть процесс выделения на электродах растворённых веществ из электролита. Те самые хромированные детали, как вариант, делают именно этим способом.

В этом процессе необходим внешний источник тока, который создаст разность потенциалов между электрическими проводниками. Нужен внешний источник тока, который будет вкачивать ток в систему. Тогда на аноде будет плюс, а на катоде — противоположно.

Ещё полезно запомнить, что особенности процессов на анодах и катодах породили множество разных методик обработки. Анодировка, хромирование, различные прочие процессы гальванической обработки и активно используются в технике. Про обработку металла подобным образом я рассказывал здесь.

Ещё некоторая путаница встречается и в полупроводниках. Там тоже катод минус, а анод - плюс.

Для того, чтобы "открыть" прибор, нужно подать на анод плюс, а на катод минус. Полезно почитать вот этот материал.

Катод и анод — это плюс или минус: как определить

Анод и катод — два физических термина прикладной электроники, гальванотехнике и химии. Уяснив эти термины, можно понять, почему, например, греется аудиоплеер. Путаница в терминологии спровоцирует аварийные ситуации.

Что это такое

Катоды и аноды — электрические проводники, которые имеют электронную проводимость. Посредством анода электрический заряд втекает в аппаратуру, а катода — наоборот, истекает. На первом возникает окислительная реакция (называют восстановитель) и отсылает заряженные частицы, на втором — восстановительная реакция (называют окислитель) и принимает заряженные частицы.

Анод и катод в диоде

Если перемещение электрических проводников проходит от восстановления к окислению по цепи извне, возникает источник электроэнергии. Прибор, с помощью которого преобразовывается химическая энергия в электроэнергию, получил название «гальванический элемент».

Чтобы не возникло путаницы, стоит четко усвоить и запомнить отличие плюса и минуса в разных процессах:

В гальванотехнике химические реакции происходят внутри элемента. В электричестве извне не нуждается, так как заряд сам потечет во внешнюю цепь из элемента. В этом случаев катод — положительный, анод — отрицательный.

Схема гальванического элемента

В электролизе необходим внешний источник тока, включенный в разрыв проводника внешней цепи. Внешний источник создаст разность потенциалов между электрическими проводниками, и вне устройства будет вкачивать ток в элемент. На аноде будет плюс, а на катоде — противоположно.

Важно! Чтобы определить, катод и анод — это плюс или минус, нужно запомнить: в гальванотехнике отрицательным становится анод, а катод — положительный. У электролитов — противоположно.

Как определить что минус, а что плюс (у диода)

Особенность диодов такова, что они проводят заряд только в одном направлении. Чтобы не ошибиться, обычно на корпусе обозначены маркировки. В случае отсутствия маркировок чтобы узнать, как все-таки определить полярности анода и катода у диодов, применяют следующие методы.

  1. Использование мультиметра. Прибор включается в тест-режим. Если на экране засветились цифровые значения — диод подсоединен по прямому маршруту. Красный провод идет к аноду «+», черный к катоду «-».
  2. Внешние признаки:
  • символы «+» и «-» на корпусе;
  • ближе к аноду нанесены обозначения в форме точек или кольцевых линий;
  • вытянутая форма устройства — плюс, приплюснутый — минус;
  1. Включение питания. Собирается простейшая схема, которая состоит из батарейки и лампы.

Обратите внимание! Если включить лампочку, и она начнет гореть — «+» батарейки соединен с положительной полярностью, это есть анод, и прибор будет пропускать через себя ток. Если свет не загорелся, то значит, соединили с отрицательной полярностью — это катод и, соответственно, тока не будет.

  1. Инструкция по эксплуатации. Производитель вместе с товаром прилагает подробную техническую документацию, где прописаны все необходимые параметры.
Определение полюсов с помощью лампочки

Заряд аккумулятора

Если взглянуть на аккумулятор или обычные батарейки, то можно заметить терминалы, отличающиеся обозначением «+» и «-», которые расположены на противоположных концах.

Аккумулятор имеет металлический или пластиковый каркас. Внутри катод сведен с положительной полярностью, а анод подключен к отрицательной полярности. Отделяет их друг от друга заслон, поэтому они не соприкасаются, а электрический заряд свободно протекает между ними. Помогает этому электролит — специальный раствор серной кислоты.

Схема заряда АКБ

Когда проходит химическая реакция заряда с электролитом на одном из электрических проводников, возникнет окислительная реакция. Если включить гальванический компонент в электросеть, электроны с анода перетекут на катод, производя функционирование пока в электролите возникают химические взаимодействия. Работать химический источник электрического тока прекратить только тогда, когда химические составляющие электролита израсходуются.

На заметку. Когда происходит разряд гальванического элемента, то анод является «-», когда заряд — катод имеет знак «+».

Применение в электронике

В электронике применяют особенности диодов впускать заряд по прямому маршруту, но не отпускать обратно.

Р-n переход тока

Работа светодиода заключается в свойстве кристаллов, которые светятся при пропускании через p-n переход тока по прямой.

В электрохимии электрические проводники необходимы при создании автономных источников питания (аккумуляторные батареи), а также при воспроизведении технологических процессов. Аноды, катоды участвуют в электролизе, электроэкстракции, гальваностегии и гальванопластике.

Гальваника — восстановления металла при химических процессах под воздействием электротока. Такая процедура приводит к устойчивости от коррозии узлов и агрегатов механизмов.

Анод и катод: что это такое

Эти физические термины затрагивают области гальваники, химии, а также источников питания, полупроводниковой и вакуумной электроники. Зная, что такое анод и катод можно, к примеру, разобраться почему греется телефон. В статье описывается, что из себя представляют анод и катод, объясняется катод и анод – это плюс или минус. Помимо этого, затрагиваются аспекты и нюансы заряда катода и анода.

Анод и катод. Что это такое

Анод – является электродом, через который электрический ток проникает в устройство. Он является противоположностью катоду, электроду, через который электрический ток покидает электрическое устройство. Направление электрического тока в цепи отличается вектора потока электронов. В связи с этим (отрицательно заряженные) электроны вытекают из анода во внешний контур. Анод в гальваническом элементе представлен электродом, где происходит реакция окисления.

Эти понятия обусловлены не полярностью напряжения электродов, а направлением тока через электрод. Если ток, который идёт через электроды, изменяет своё направление, как это происходит, например, в перезаряжаемой батарее (во время зарядки), анод и катод меняются местами.

Обычный ток зависит не только от направления движения носителей заряда, но и от электрозаряда носителей. Электрический ток вне устройства обычно переносится электронами в проводнике из металла. Так как электроны обладают зарядом со значением «минус», направление их потока противопоставляется направлению стандартного тока. Из этого следует, что электроны уходят из аппарата через анод и попадают в устройство через катод.

Полярность напряжения на аноде по отношению к связанному катоду меняется из-за разновидности аппарата и его режима работы. В представленных примерах анод является отрицательным в устройстве (обеспечивает питание) и положительным в устройстве, которое потребляет энергию. В разных областях применения анод может быть положительным или отрицательный.

Анод в гальваническом элементе

Тут он является отрицательным выводом, потому что именно там обычный ток протекает в устройство (элемент аккумулятора). Этот внутренний электрический ток переносится извне электронами, движущимися наружу. Притом отрицательный заряд, протекающий в одном направлении, электрически эквивалентен положительному заряду, который протекает противоположном направлении.

В перезаряжаемой батарее или в электролизере

Здесь же анод является положительным выводом, который получает ток от внешнего генератора. Ток через перезаряжаемую батарею противоположен направлению тока во время разряда. Иными словами, электрод, который был катодом во время разрядки батареи, становится анодом во время процесса её зарядки.

Электронно-лучевая труба

Тут является положительным выводом, через который электроны вытекают из устройства. Иначе: туда, где течет положительный электрический ток.

Вакуумная трубка анода

В электронных вакуумных устройствах, таких как электронно-лучевая трубка, анод – это положительно заряженный электронным коллектор. В трубке анод представляет собой заряженную положительную пластину, которая собирает электроны, испускаемые катодом через электрическое притяжение. Это параллельно ускоряет поток этих электронов.

В электрохимии анод находится там, где происходит окисление, и является контактом с положительной полярностью в электролизере. На аноде электрические потенциалы заставляют анионы (отрицательные ионы) вступать в химическую реакцию и испускать электроны (окисление), которые затем попадают в цепь управления.

Диодный анод

В полупроводниковом диоде анодом является легированным слоем P, который изначально создает отверстия для соединения. В области соединения отверстия, подаваемые анодом, объединяются с электронами, подаваемыми из области с N-легированием, создавая истощённую зону. Когда положительное напряжение подается на анод диода из схемы, большее количество отверстий может быть перенесено в обедненную область, и это приводит к тому, что диод становится проводящим, позволяя току протекать по цепи.

Термины «анод» и «катод» не должны применяться к стабилитрону, так как он даёт возможность протекать току в любом направлении в зависимости от полярности напряжения.

В электрохимии

Тут анод расположен там, где происходит окисление, и является контактом с положительной полярностью в электролизере. На аноде электрические потенциалы заставляют анионы (отрицательные ионы) вступать в химическую реакцию и испускать электроны (окисление), которые затем попадают в цепь управления.

Такой процесс широко применяется для рафинирования металлов. При рафинировании меди медные аноды (те промежуточные продукты из печей) претерпевают электролиз в подходящем растворе (таком как серная кислота) для получения катодов высокой чистоты. Медные катоды, полученные с использованием этого метода, также называют электролитической медью.

Катод – это электрод, от которого обычный ток покидает электрический аппарат. Тут у электронов заряд электрический заряд под знаком «минус», поэтому движение электронов противоположно движению обычного потока тока. Катодный электрический ток отходит, что также означает, что электроны поступают в катод устройства из внешней цепи.

Полярность катода и анода – это положительное или отрицательное значение, что зависит от работы устройства. Хотя положительно заряженные катионы всегда движутся к катоду (отсюда и их название), а отрицательно заряженные анионы удаляются от него, полярность катода зависит от типа устройства и может даже варьироваться в зависимости от режима работы.

В устройстве, поглощающем энергию заряда (зарядка батареи), катод является отрицательным (электроны вытекают из катода, и заряд проникает туда) и в аппарате, который снабжает энергией (используемая батарея), катод положительный (электроны втекают в него и заряд уходит). Используемая батарея обладает катодом (положительный вывод), поскольку именно там ток течет из устройства. Этот внешний ток переносится изнутри положительными ионами, движущимися от электролита к положительному катоду (химическая энергия отвечает за движение в гору). Это поддерживается электронами, которые направляются к батарее.

Например, медный электрод гальванического элемента Даниэля является положительным выводом и одновременно катодом. Это происходит тогда, когда заряд поступает в батарею. Например, изменение направления тока в гальваническом элементе Даниэля превращает его в электролизер. Тут медный электрод одновременно является как положительным выводом, так и анодом. В диоде катод является отрицательным выводом на остроконечном конце символа стрелки, откуда ток течет из устройства.

В электролизере на катоде применяется отрицательная полярность для активации элемента. Общими результатами восстановления на катоде являются газообразный водород или чистый металл из ионов металлов. Говоря об относительной восстановительной способности двух окислительно-восстановительных агентов, считается, что пара для генерирования большего количества восстанавливающих веществ является более «катодной» по сравнению с более легко восстанавливаемым реагентом.

Как определить анод и катод

Электрическая схема катода и анода:

Различие между катодом и анодом основано исключительно на токе, а не на напряжении. Металл, используемый для катода, имеет значительно большее количество электронов, чем нейтроны или протоны.

Например, один из потребителей энергии находится в прямом включении. Далее, ток по аноду из внешней цепи проникает в элемент. Во внешнюю цепь прямо через катод из элемента выходит электрический ток. Это чем-то напоминает перевёрнутое изображение. Если данные обозначения сложные, то тут разобраться с ними могут только химики. Теперь надо сделать обратное включение. В этом случае диоды полупроводникового типа почти не будут проводить электрический ток. Тем не менее, есть вероятность обратного пробоя у элементов.

Электровакуумные диоды (например, радиолампы) совсем не обладают способностью проводить ток обратного типа. Условно принято считать, что ток через них не протекает. В связи с этим формально выводы анода и катода у диодов не отвечают за выполнение этих функций.

При катодной защите металлический анод электрически связан с защищаемой системой и частично разъедает или растворяет металл защищаемой системы. Этот металлический анод большей степени реагирует на коррозионную среду защищаемой системы. Корпус железного или стального судна может быть защищен цинковым анодом, который растворяется в морской воде и предотвращает коррозию корпуса.

Менее очевидным примером такого типа защиты является процесс цинкования железа. Такой процесс покрывает железные конструкции (такие как ограждение) покрытием из металлического цинка. Пока цинк остается неповрежденным, железо защищено от коррозии. С течением времени цинковое покрытие становится поврежденным, в результате потрескивания или физического повреждения.

Знание того, что такое анод и катод, является ключевым в электрохимии и помогает понять основные принципы работы простейших аккумуляторов и гальванических элементов.

Как определить анод и катод в химии. Обозначение разных типов диодов на схеме. Диод на схеме где анод и где катод

Среди терминов в электрике встречаются такие понятия как анод и катод. Это касается источников питания, гальваники, химии и физики. Термин встречается также в вакуумной и полупроводниковой электронике. Им обозначают выводы или контакты устройств и каким электрическим знаком они обладают. В этой статье мы расскажем, что это такое анод и катод, а также как определить где они находятся в электролизере, диоде и у батарейки, что из них плюс, а что минус.

Электрохимия и гальваника

В электрохимии есть два основных раздела:

  1. Гальванические элементы – производство электричества за счет химической реакции. К таким элементам относятся батарейки и аккумуляторы. Их часто называют химическими источниками тока.
  2. Электролиз – воздействие на химическую реакцию электроэнергией, простыми словами – с помощью источника питания запускается какая-то реакция.

Рассмотрим окислительно-восстановительную реакцию в гальваническом элементе, тогда какие процессы протекают на его электродах?

  • Анод – электрод на котором наблюдается окислительная реакция , то есть он отдаёт электроны . Электрод, на котором происходит окислительная реакция – называется восстановителем .
  • Катод – электрод на котором протекает восстановительная реакция , то есть он принимает электроны . Электрод, на котором происходит восстановительная реакция – называется окислителем .

Отсюда возникает вопрос – где плюс, а где минус у батарейки? Исходя из определения, у гальванического элемента анод отдаёт электроны .

Важно! В ГОСТ 15596-82 дано официальное определение названий выводов химических источников тока, если кратко, то плюс на катоде, а минус на аноде.

В данном случае рассматривается протекание электрического тока по проводнику внешней цепи от окислителя (катода) к восстановителю (аноду) . Так как электроны в цепи текут от минуса к плюсу, а электрический ток наоборот, тогда катод – это плюс, а анод – это минус.

Внимание: ток всегда втекает в анод!

Или то же самое на схеме:

Процесс электролиза или зарядки аккумулятора

Эти процессы похожи и обратны гальваническому элементу, поскольку здесь не энергия поступает за счет химической реакции, а наоборот – химическая реакция происходит за счет внешнего источника электричества.

В этом случае плюс источника питания всё также называется катодом, а минус анодом. Зато контакты заряжаемого гальванического элемента или электроды электролизера уже будут носить противоположные названия, давайте разберемся почему!

Важно! При разряде гальванического элемента анод – минус, катод – плюс, при зарядке наоборот.

Так как ток от плюсового вывода источника питания поступает на плюсовой вывод аккумулятора – последний уже не может быть катодом. Ссылаясь на вышесказанное можно сделать вывод, что в этом случае электроды аккумулятора при зарядке условно меняются местами.

Тогда через электрод заряжаемого гальванического элемента, в который втекает электрический ток, называют анодом. Получается, что при зарядке у аккумулятора плюс становится анодом, а минус катодом.

Процессы осаждения металлов в результате химической реакции под воздействием электрического тока (при электролизе) называют гальванотехникой. Таким образом мир получил посеребренные, золоченные, хромированные или покрытые другими металлами украшения и детали. Этот процесс используют как в декоративных, так и в прикладных целях – для улучшения стойкости к коррозии различных узлов и агрегатов механизмов.

Принцип действия установок для нанесения гальванического покрытия лежит в использовании растворов солей элементов, которыми будут покрывать деталь, в качестве электролита.

В гальванике анод также является электродом, к которому подключаются плюсовой вывод источника питания, соответственно катод в этом случае – это минус. При этом металл осаждается (восстанавливается) на минусовом электроде (реакция восстановления). То есть если вы хотите сделать позолоченное кольцо своими руками – подключите к нему минусовой вывод блока питания и поместите в ёмкость с соответствующим раствором.

В электронике

Электроды или ножки полупроводниковых и вакуумных электронных приборов тоже часто называют анодом и катодом. Рассмотрим условное графическое обозначение полупроводникового диода на схеме:

Как мы видим, анод у диода подключается к плюсу батареи. Он так называется по той же причине – в этот вывод у диода в любом случае втекает ток. На реальном элементе на катоде есть маркировка в виде полосы или точки.

У светодиода аналогично. На 5 мм светодиодах внутренности видны через колбу. Та половина, что больше — это катод.

Также обстоит ситуация и с тиристором, назначение выводов и «однополярное» применение этих трёхногих компонентов делают его управляемым диодом:

У вакуумного диода анод тоже подключается к плюсу, а катод к минусу, что изображено на схеме ниже. Хотя при приложении обратного напряжения – названия этих элементов не изменятся, несмотря на протекание электрического тока в обратном направлении, пусть и незначительного.

С пассивными элементами, такими как конденсаторы и резисторы дело обстоит иначе. У резистора не выделяют отдельно катод и анод, ток в нём может протекать в любом направлении. Вы можете дать любые названия его выводам, в зависимости от ситуации и рассматриваемой схемы. У обычных неполярных конденсаторов также. Реже такое разделение по названиям контактов наблюдается в электролитических конденсаторах.

Заключение

Итак, подведем итоги, ответив на вопрос: как запомнить где плюс, где минус у катода с анодом? Есть удобное мнемоническое правило для электролиза, заряда аккумуляторов, гальваники и полупроводниковых приборов. У этих слов с аналогичными названиями одинаковое количество букв, что проиллюстрировано ниже:

Во всех перечисленных случаях ток вытекает из катода, а втекает в анод.

Пусть вас не собьёт с толку путаница: «почему у аккумулятора катод положительный, а когда его заряжают – он становится отрицательным?». Помните у всех элементов электроники, а также электролизеров и в гальванике – в общем у всех потребителей энергии анодом называют вывод, подключаемый к плюсу. На этом отличия заканчиваются, теперь вам проще разобраться что плюс, что минус между выводами элементов и устройств.

Теперь вы знаете, что такое анод и катод, а также как запомнить их достаточно быстро. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Материалы

Анод - это электрод прибора, который присоединяется к положительному полюсу необходимого источника питания. При этом электрический потенциал анода является положительным по отношению к потенциалу указанного катода. Во всех процессах электролиза анод - это электрически положительный полюс, на котором происходят окислительно-восстановительные реакции. Получается, что результатом этих операций может быть разрушение анода. Это используется, например, при электрорафинировании металлов.

Самые популярные аноды

В металлургии используется анод для гальваники для того, чтобы наносить на поверхность изделий слой металла электрохимическим способом или для электрорафинирования. При этом процессе металл с примесями полностью растворяется на аноде, а потом осаждается в чистом виде на катоде.

В основном распространены аноды из цинка, которые могут быть литыми, сферическими, катаными. Причем последние используются чаще всего. Кроме того, берут аноды из никеля, меди, олова, бронзы, кадмия, сплава сурьмы и свинца, серебра, платины и золота. А вот из кадмия аноды почти не используют, что обуславливается их экологической вредностью. Анод из драгоценных металлов используют для того, чтобы повысить коррозионную стойкость, улучшить эстетические свойства предметов, а также для других целей. Кроме того, они пригодятся и для того, чтобы повысить электропроводность изделий.

В вакуумных электронных приборах анод - это специальный электрод, который способен притягивать к себе любые летящие электроны, которые испущены катодом. В рентгеновских трубках и электронных лампах он имеет такую конструкцию, когда полностью поглощает все электроны. В электронно-лучевых трубках аноды являются элементами электронной пушки, которые поглощают только часть летящих электронов, формируя при этом электронный луч после себя. В полупроводниковых приборах электроды, которые подключаются к положительному источнику тока, когда прибор открыт, то есть он имеет небольшое сопротивление, называют анодом, а тот, что подключен к отрицательному полюсу, соответственно, - катодом.

Знак анода и катода

В специальной литературе часто можно встретить самое разное обозначение знака анода: «+» или «-». Это определяется особенностями рассматриваемых процессов. К примеру, в электрохимии считают, что катод - это электрод, на котором протекает процесс восстановления, а анод - это электрод, на котором протекает процесс окисления. При активной работе электролизера внешний источник тока обеспечивает на одном электроде избыток электронов и здесь происходит восстановление металла. Этот электрод является катодом. А на другом электроде, в свою очередь, обеспечивается недостаток электронов и происходит окисление металла, и его называют анодом.

При работе гальванического элемента, на одном из электродов избыток электронов обеспечивается уже не внешним источником тока, а именно реакцией окисления металла, то есть здесь отрицательным будет уже анод. Электроны, которые проходят через внешнюю цепь, будут расходоваться на протекание реакции восстановления, то есть катодом можно назвать положительный электрод.

Исходя из такого толкования, для аккумулятора аноды и катоды меняются местами в зависимости от того, как направлен ток внутри аккумулятора. В электротехнике анодом называют положительный электрод. Так электрический ток течет от анода к катоду, а электроны - наоборот.

m.katod-anod.ru

Назначение диода, анод диода, катод диода, как проверить диод мультиметром

Назначение диода - проводить электрический ток только в одном направлении. Когда-то давно применялись ламповые диоды. Но сейчас используются в основном полупроводниковые диоды. В отличие от ламповых они значительно меньше по размеру, не требуют цепей накала и их очень просто соединять различным образом.

Условное обозначениедиода на схеме

На рисунке показано условное обозначение диода на схеме. Буквами А и К соответственно обозначены анод диода и катод диода. Анод диода - это вывод, который подключается к положительному выводу источника питания, непосредственно или через элементы схемы. Катод диода - это вывод из которого выходит ток положительного потенциала и далее через элементы схемы попадает на отрицательный электрод источника тока. Т.е. ток через диод идёт от анода к катоду. А в обратном направлении диод ток не пропускает. Если каким-то из своих выводов диод подключается к источнику переменного напряжения, то на другом его выводе получается постоянное напряжение с полярностью, зависящей от того, как диод подключен. Если он подключен анодом к переменному напряжению, то с катода мы получим положительное напряжение. Если он подключен катодом, то с анода будет получено соответственно отрицательное напряжение.

Как проверить диод мультиметром

Как проверить диод мультиметром или тестером - такой вопрос встаёт тогда, когда есть подозрение, что диод неисправен. Но, ответ на этот вопрос даёт ещё один ответ, где у диода анод, а где катод. Т.е. если мы изначально не знаем цоколёвку диода, то просто ставим мультиметр или тестер на прозвонку диодов (или на измерение сопротивления) и по очереди прозваниваем диод в обоих направлениях. Если диод исправен, наш прибор будет показывать прохождение тока только в одном из вариантов. Если диод пропускает ток в обоих вариантах - диод пробит. Если он не пропускает ни в каком варианте, диод перегорел и также неисправен. В случае исправного диода, когда он проводит ток, смотрим на клеммы прибора, тот вывод диода, что подключен к положительному выводу тестера, является анодом диода, а тот, что к отрицательному - катодом диода. Проверка диодов очень похожа на проверку транзисторов.

katod-anod.ru

Определяем полярность светодиода. Где плюс и минус у LED

Любой любитель самоделок и электроники используют диоды в качестве индикаторов, или в качестве световых эффектов и освещения. Чтобы Led прибор светился, нужно его правильно подключить. Вам уже известно, что диод проводит ток только в одну сторону. Поэтому прежде чем паять, нужно определить где анод и катод у светодиода.

Вы можете встретить два обозначения LED на принципиальной электрической схеме.

Треугольная половина обозначения – анод, а вертикальная линия – катод. Две стрелки обозначают то, что диод излучает свет. Итак, на схеме указывается анод и катод диода, как найти его на реальном элементе?

Цоколевка 5мм диодов

Чтобы подключить диоды как на схеме нужно определиться где у светодиода плюс и минус. Для начала рассмотрим на примере распространённых маломощных 5 мм диодов.

На рисунке выше изображен: А - анод, К - катод и схематическое обозначение.

Обратите внимание на колбу. В ней видно две детали – это небольшой металлический анод, и широкая деталь похожая на чашу – это катод. Плюс подключается к аноду, а минус к катоду.

Если вы используете новые LED элементы, вам еще проще определить их цоколевку. Определить полярность светодиода поможет длина ножек. Производители делают короткую и длинную ножку. Плюс всегда длиннее минуса!

Если вы паяете не новый диод, тогда плюс и минус у него одинаковой длины. В таком случае определить плюс и минус поможет тестер или простой мультиметр.

Как определить анод и катод у диодов 1Вт и более

В фонариках и прожекторах 5мм образцы используются всё реже, на их смену пришли мощные элементы мощностью от 1 ватта или SMD. Чтобы понять где плюс и минус на мощном светодиоде, нужно внимательно посмотреть на элемент со всех сторон.

Самые распространённые модели в таком корпусе имеют мощность от 0,5 ватт. На рисунке красным обведена пометка о полярности. В данном случае значком «плюс» помечен анод у светодиода 1Вт.

Как узнать полярность SMD?

SMD активно применяются практических в любой технике:

  • Лампочки;
  • светодиодные ленты;
  • фонарики;
  • индикация чего-либо.

Их внутренностей разглядеть не получится, поэтому нужно либо использовать приборы для проверки, либо полагаться на корпус светодиода.

Например, на корпусе SMD 5050 есть метка на углу в виде среза. Все выводы, расположенные со стороны метки – это катоды. В его корпусе расположено три кристалла, это нужно для достижения высокой яркости свечения.

Подобное обозначение у SMD 3528 тоже указывает на катод, взгляните на эту фотографию светодиодной ленты.

Маркировка выводов SMD 5630 аналогична – срез указывает на катод. Его можно распознать еще и по тому, что теплоотвод на нижней части корпуса смещён к аноду.

Как определить плюс на маленьком SMD?

В отдельных случаях (SMD 1206) можно встретить еще один способ обозначения полярности светодиодов: с помощью треугольника, П-образной или Т-образной пиктограммы на поверхности диода.

Выступ или сторона, на которую указывает треугольник, является направлением протекания тока, а вывод расположенный там – катодом.

Определяем полярность мультиметром

При замене диодов на новые, вы можете определить плюс и минус питания вашего прибора по плате.

Светодиоды в прожекторах и лампах обычно распаяны на алюминиевой пластине, поверх которой нанесён диэлектрик и токоведущие дорожки. Сверху она обычно имеет белое покрытие, на нём часто указана информация о характеристиках источника питания, иногда и распиновка.

Но как узнать полярность светодиода в лампочке или матрице если на плате нет сведений?

Например, на этой плате указаны полюса каждого из светодиодов и их наименование – 5630.

Чтобы проверить на исправность и определить плюс и минус светодиода воспользуемся мультиметром. Черный щуп подключаем в минус, com или гнездо со знаком заземления. Обозначение может отличаться в зависимости от модели мультиметра.

Далее выбираем режим Омметра или режим проверки диодов. Затем подключаем поочередно щупы мультиметра к выводам диода сначала в одном порядке, а потом наоборот. Когда на экране появятся хоть какие-то значения, или диод загорится – значит полярность правильная. На режиме проверки диодов значения равны 500-1200мВ.

В режиме измерения значения будут подобными тем, что на рисунке. Единица в крайнем левом разряде обозначает превышение предела, либо бесконечность.

Другие способы определения полярности

Самый простой вариант для определения где плюс у светодиода – это батарейки с материнской платы, типоразмера CR2032.

Её напряжение порядка 3-х вольт, чего вполне хватит чтобы зажечь диод. Подключите светодиод, в зависимости от его свечения вы определите расположение его выводов. Таким образом можно проверить любой диод. Однако это не очень удобно.

Можно собрать простейший пробник для светодиодов, и не только определять их полярность, но и рабочее напряжение.


Схема самодельного пробника

При правильном подключении светодиода через него будет протекать ток порядка 5-6 миллиампер, что безопасно для любого светодиода. Вольтметр покажет падение напряжения на светодиоде при таком токе. Если полярность светодиода и пробника совпадёт – он засветится, и вы определите цоколевку.

Знать рабочее напряжение нужно, так как оно отличается в зависимости от типа светодиода и его цвета (красный берет на себя менее 2-х вольт).

И последний способ изображен на фото ниже.

Включите на тестере режим Hfe, вставьте светодиод в разъём для проверки транзисторов, в область помеченной как PNP, в отверстия E и C, длинной ножкой в E. Так можно проверить работоспособность светодиода и его распиновку.

Если светодиод выполнен в другом виде, например, smd 5050, вы можете воспользоваться этим способом просто – вставьте в E и C обычные швейные иглы, и прикоснитесь к ним контактами светодиода.

Любому любителю электроники, да и самоделок вообще нужно знать, как определить полярность светодиода и способы их проверки.

Будьте внимательны при выборе элементов вашей схемы. В лучшем случае они просто быстрее выйдут из строя, а в худшем – мгновенно вспыхнут синем пламенем.

svetodiodinfo.ru

Обозначение светодиодов и других диодов на схеме

Название диод переводится как «двухэлектродный». Исторически электроника берёт своё начало от электровакуумных приборов. Дело в том, что лампы, которые многие помнят из старых телевизоров и приёмников, носили названия типа диод, триод, пентод и т.д.

Название заключало в себе количество электродов или ножек прибора. Полупроводниковые диоды были изобретены в начале прошлого века. Их использовали для детектирования радиосигнала.

Главное свойство диода – характеристики проводимости, зависящие от полюсовки приложенного к выводам напряжения. Обозначение диода указывает нам на проводящее направление. Движение тока совпадает со стрелкой на УГО диода.

УГО – условное графическое обозначение. Иначе говоря, это значок, которым обозначается элемент на схеме. Давайте разберем как отличать обозначение светодиода на схеме от других подобных элементов.

Диоды, какие они бывают?

Кроме отдельных выпрямительных диодов их группируют по области применения в один корпус.

Обозначение диодного моста

Например, так изображается диодный мост для выпрямления однофазного напряжения переменного тока. А ниже внешний вид диодных мостов и сборок.

Другим видом выпрямительного прибора является диод Шоттки – предназначен для работы в высокочастотных цепях. Выпускается как в дискретном виде, так и в сборках. Их часто можно встретить в импульсных блоках питания, например БП для персонального компьютера AT или ATX.

Обычно на сборках Шоттки на корпусе указывается его цоколевка и внутренняя схема включения.


Специфичные диоды

Выпрямительный диод мы уже рассмотрели, давайте взглянем на диод Зенера, который в отечественной литературе называют – стабилитрон.


Обозначение стабилитрона (диод Зенера)

Внешне он выглядит как обычный диод – черный цилиндр с меткой на одной из сторон. Часто встречается в маломощном исполнении – небольшой стеклянный цилиндр красного цвета с черной меткой на катоде.

Обладает важным свойством – стабилизация напряжения, поэтому включается параллельно нагрузке в обратном направлении, т.е. к катоду подключается плюс питания, а анод к минусу.

Следующий прибор – варикап, принцип его действия основан на изменении величины барьерной емкости, в зависимости от величины приложенного напряжения. Используется в приемниках и в цепях, где нужно производить операции с частотой сигнала. Обозначается как диод, совмещенный с конденсатором.

Варикап - обозначение на схеме и внешний вид

Динистор – обозначение которого выглядит как диод, перечеркнутый поперек. По сути так и есть – он из себя представляет 3-х переходный, 4-х слойный полупроводниковый прибор. Благодаря своей структуре обладает свойством пропускать ток, при преодолении определенного барьера напряжения.

Например, динисторы на 30В или около того часто используются в лампах «энергосберегайках», для запуска автогенератора и других блоках питания, построенных по такой схеме.

Обозначение динистора

Светодиоды и оптоэлектроника

Раз диод излучает свет, значит обозначение светодиода должно быть с указанием этой особенности, поэтому к обычному диоду добавили две исходящие стрелки.


В реальности есть много разных способов определить полярность, подробнее об этом есть целая статья. Ниже, для примера, распиновка зеленого светодиода.

Обычно у светодиода маркировка выводов выполняется либо меткой, либо ножками разной длины. Короткая ножка – это минус.

Фотодиод, прибор обратный по своему действию от светодиода. Он изменяет состояние своей проводимости в зависимости от количества света, попадающего на его поверхность. Его обозначение:


Такие приборы используются в телевизорах, магнитофонах и прочей аппаратуре, которая управляется пультом дистанционного управления в инфракрасном спектре. Такой прибор можно сделать, спилив корпус обычного транзистора.

Часто применяется в датчиках освещенности, на устройствах автоматического включения и выключения осветительных цепей, например таких:


Оптоэлектроника – область которая получила широкое распространения в передаче данных и устройствах связи и управления. Благодаря своему быстродействию и возможности осуществить гальваническую развязку, она обеспечивает безопасность для питаемых устройств в случае возникновения высоковольтного скачка на первичной стороне. Однако не в таком виде как указано, а в виде оптопары.

В нижней части схемы вы видите оптопару. Включение светодиода здесь происходит замыканием силовой цепи с помощью оптотранзистора в цепи светодиода. Когда вы замыкаете ключ, ток идёт через светодиод в оптопаре, в нижнем квадрате слева. Он засвечивается и транзистор, под действием светового потока, начинает пропускать ток через светодиод LED1, помеченный зеленым цветом.

Такое же применение используется в цепях обратной связи по току или напряжению (для их стабилизации) многих блоков питания. Сфера применения начинается от зарядных устройств мобильных телефонов и блоков питания светодиодных лент, до мощных питающих систем.

Диодов существует великое множество, некоторые из них похожи по своим характеристикам, некоторые имеют совершенно необычные свойства и применения, их объединяет наличие всего лишь двух функциональных выводов.

Вы можете встретить эти элементы в любой электрической схеме, нельзя недооценивать их важность и характеристики. Правильный подбор диода в цепи снаббера, например, может значительно повлиять на КПД и тепловыделение на силовых ключах, соответственно на долговечность блока питания.

Если вам было что-нибудь непонятно – оставляйте комментарии и задавайте вопросы, в следующих статьях мы обязательно раскроем все непонятные вопросы и интересные моменты!

svetodiodinfo.ru

Как проверить диод мультиметром - Практическая электроника

В радиоэлектронике в основном применяются два типа диодов - это просто диоды, а также есть и светодиоды. Есть также стабилитроны, диодные сборки, стабисторы и тд. Но я их не отношу к какому то определенному классу.

На фото ниже у нас простой диод и светодиод.

Диод состоит из P-N перехода, поэтому весь прикол в проверке диода в том, что он пропускает ток только в одном направлении, а в другом не пропускает. Если это условие выполняется, то можно дать диагноз диоду - асболютно здоров. Берем наш известный мультик и крутилку ставим на значок проверки диодов. Подробнее об этом и других значках я говорил в статье Как измерить ток и напряжение мультиметром?.

Хотелось бы добавить пару слов о диоде. Диод, как и резистор, имеет два конца. И называются они по особенному - катод и анод. Если на анод подать плюс, а на катод минус, то ток через него спокойно потечет, а если на катод подать плюс, а на анод минус - ток НЕ потечет.

Проверяем первый диод. Один щуп мультиметра ставим на один конец диода, другой щуп на другой конец диода.

Как мы видим, мультиметр показал напряжение в 436 миллиВольт. Значит, конец диода, который касается красный щуп - это анод, а другой конец - катод. 436 миллиВольт - это падение напряжения на прямом переходе диода. По моим наблюдениям, это напряжение может быть от 400 и до 700 миллиВольт для кремниевых диодов, а для германиевых от 200 и до 400 миллиВольт. Далее меняем выводы диода местами.

Единичка на мультиметре означает, что сейчас электрический ток не течет через диод. Следовательно, наш диод вполне рабочий.

А как же проверить светодиод? Да точно также! Светодиод - это точно тот же самый простой диод, но фишка его в том, что он светится, когда на его анод подают плюс, а на катод - минус.

Смотрите, он маленько светится! Значит вывод светодиодика, на котором красный щуп - это анод, а вывод на котором черный щуп - катод. Мультиметр показал падение напряжения 1130 миллиВольт. Это нормально. Оно также может изменяться, в зависимости от «модели» светодиода.

Меняем щупы местами. Светодиодик не загорелся.

Выносим вердикт - вполне работоспособный светодиод!

А как же проверить диодные сборки, диодные мосты и стабилитроны? Диодные сборки - это соединение нескольких диодов, в основном 4 или 6. Находим схемку диодной сборки, и тыкаем щупами мультика по выводам этой самой диодной сборки и смотрим на показания мультика. Стабилитроны проверяются точно также, как и диоды.

www.ruselectronic.com

Маркировка диодов: таблица обозначений

Содержание:
  1. Маркировка импортных диодов
  2. Маркировка диодов анод катод

Стандартная конструкция полупроводникового диода выполнена в виде полупроводникового прибора. В нем имеется два вывода и один выпрямляющий электрический переход. В работе прибора использованы различные свойства, связанные с электрическими переходами. Вся система соединена в едином корпусе из пластмассы, стекла, металла или керамики. Часть кристалла с более высокой концентрацией примесей носит название эмиттера, а область, имеющая низкую концентрацию, называется базой. Маркировка диодов и схема обозначений применяются в соответствии с их индивидуальными свойствами, конструктивными особенностями и техническими характеристиками.

Характеристики и параметры диодов

В зависимости от применяемого материала, диоды могут быть выполнены из кремния или германия. Кроме того, для их изготовления используется фосфид индия и арсенид галлия. Диоды из германия обладают более высоким коэффициентом передачи, по сравнению с кремниевыми изделиями. У них большая проводимость при сравнительно невысоком напряжении. Поэтому, они широко используются в производстве транзисторных приемников.

В соответствии с технологическими признаками и конструкциями, диоды различаются как плоскостные или точечные, импульсные, универсальные или выпрямительные. Среди них следует отметить отдельную группу, куда входят светодиоды, фотодиоды и тиристоры. Все перечисленные признаки дают возможность определить диод по внешнему виду.

Характеристики диодов определяются такими параметрами, как прямые и обратные токи и напряжения, диапазоны температур, максимальное обратное напряжение и другие значения. В зависимости от этого, производится нанесение соответствующих обозначений.

Обозначения и цветовая маркировка диодов

Современные обозначения диодов соответствуют новым стандартам. Они разделяются на группы, в зависимости от предельной частоты, при которой происходит усиление передачи тока. Поэтому, диоды бывают низкой, средней, высокой и сверхвысокой частоты. Кроме того, у них различная рассеиваемая мощность: малая, средняя и большая.

Маркировка диодов представляет собой краткое условное обозначение элемента в графическом исполнении с учетом параметров и технических особенностей проводника. Материал, из которого изготовлен полупроводник, имеет обозначение на корпусе соответствующими буквенными символами. Эти обозначения проставляются вместе с назначением, типом, электрическими свойствами прибора и его условным обозначением. Это помогает, в дальнейшем, правильно подключить диод в электронную схему устройства.

Выводы анода и катода обозначаются стрелкой или знаками плюс или минус. Цветовые коды и метки в виде точек или полосок, наносятся возле анода. Все обозначения и цветовая маркировка позволяют быстро определить тип устройства и правильно использовать его в различных схемах. Подробная расшифровка данной символики приводится в справочных таблицах, которые широко используются специалистами в области электроники.

Маркировка импортных диодов

В настоящее время широко используются SMD-диоды зарубежного производства. Конструкция элементов выполнена в виде платы, на поверхности которой закреплен чип. Слишком маленькие размеры изделия не позволяют нанести на него маркировку. На более крупных элементах обозначения присутствуют в полном или сокращенном варианте.

В электронике SMD-диоды составляют около 80% всех используемых изделий этого типа. Такое разнообразие деталей заставляет внимательнее относиться к обозначениям. Иногда они могут не совпадать с заявленными техническими характеристиками, поэтому желательно провести дополнительную проверку сомнительных элементов, если они планируются к использованию в сложных и точных схемах. Следует учитывать, что маркировка диодов этого типа может быть разной на совершенно одинаковых корпусах. Иногда присутствует только буквенная символика, без каких-либо цифр. В связи с этим рекомендуется использовать таблицы с типоразмерами диодов от разных производителей.

Для SMD-диодов чаще всего используется тип корпуса SOD123. На один из торцов может наноситься цветная полоса или тиснение, что означает катод с отрицательной полярностью для открытия р-п-перехода. Единственная надпись соответствует обозначению корпуса.

Тип корпуса не играет решающей роли при использовании диода. Одной из основных характеристик является рассеивание некоторого количества тепла с поверхности элемента. Кроме того, учитываются значения рабочего и обратного напряжения, величина максимально допустимого тока через р-п-переход, мощность рассеивания и другие параметры. Все эти данные указаны в справочниках, а маркировка лишь ускоряет поиск нужного элемента.

По внешнему виду корпуса не всегда удается определить производителя. Для поиска нужного изделия существуют специальные поисковики, в которые нужно ввести цифры и буквы в определенной последовательности. В некоторых случаях диодные сборки вообще не несут какой-либо информации, поэтому в таких случаях сможет помочь только справочник. Подобные упрощения, делающие обозначение диода очень коротким, объясняются крайне ограниченным пространством для нанесения маркировки. При использовании трафаретной или лазерной печати удается разместить 8 символов на 4 мм2.

Стоит учесть и тот факт, что одним и тем же буквенно-цифровым кодом могут обозначаться совершенно разные элементы. В таких случаях анализируется вся электрическая схема.

Иногда в маркировке указывается дата выпуска и номер партии. Подобные отметки наносятся для возможности отслеживания более современных модификаций изделий. Выпускается соответствующая корректирующая документация с номером и датой. Это позволяет более точно установить технические характеристики элементов при сборке наиболее ответственных схем. Применяя старые детали для новых чертежей, можно не получить ожидаемого результата, готовое изделие в большинстве случаев просто отказывается работать.

Маркировка диодов анод катод

Каждый диод, как и резистор, оборудован двумя выводами – анодом и катодом. Эти названия не следует путать с плюсом и минусом, которые означают совершенно другие параметры.

Тем не менее, очень часто требуется определить точное соответствие каждого диодного вывода. Существует два способа определения анода и катода:

  • Катод маркируется полоской, которая заметно отличается от общего цвета корпуса.
  • Второй вариант предполагает проверку диода мультиметром. В результате, не только устанавливается местонахождение анода и катода, но и проверяется работоспособность всего элемента.

electric-220.ru

ДИОДЫ

Диод является двух электродным полупроводниковым прибором. Это соответственно Анод (+) или положительный электрод и Катод (-) или отрицательный электрод. Принято говорить, что диод имеет (p) и (n) области, они соединены с выводами диода. Вместе они образуют p-n переход. Разберем подробнее, что же такое этот p-n переход. Полупроводниковый диод представляет собой очищенный кристалл кремния или германия, в котором в область (p) введена акцепторная примесь, а в область (n) введена донорная примесь. В качестве донорной примеси могут выступать ионы Мышьяка, а в качестве акцепторной примеси ионы Индия. Основное свойство диода, это возможность пропускать ток только в одну сторону. Рассмотрим приведенный ниже рисунок:

На этом рисунке видно, что если диод включить Анодом к плюсу питания и Катодом к минусу питания, то диод находится в открытом состоянии и проводит ток, так как его сопротивление незначительно. Если диод включен Анодом к минусу, а Катодом к плюсу, то сопротивление диода будет очень большим, и тока в цепи практически не будет, вернее он будет, но настолько маленьким, что им можно пренебречь.

Подробнее можно узнать, посмотрев следующий график, Вольт-Амперную характеристику диода:

В прямом включении, как мы видим из этого графика диод имеет небольшое сопротивление, и соответственно хорошо пропускает ток, а в обратном включении до определенной величины напряжения диод закрыт, имеет большое сопротивление и практически не проводит ток. В этом легко убедиться, если есть под рукой диод и мультиметр, нужно поставить прибор в положение звуковой прозвонки, либо установив переключатель мультиметра напротив значка диода, в крайнем случае, можно попробовать прозвонить диод, установив переключатель на положение 2 КОм измерения сопротивления. Изображается на принципиальных схемах диод так, как на рисунке ниже, запомнить, где какой вывод легко: ток у нас, как известно, всегда течет от плюса к минусу, так вот треугольник в изображении диода как бы показывает своей вершиной направление тока, то есть от плюса к минусу.

Только в одном направлении. Когда-то давно применялись ламповые диоды . Но сейчас используются в основном полупроводниковые диоды. В отличие от ламповых они значительно меньше по размеру, не требуют цепей накала и их очень просто соединять различным образом.

Условное обозначение
диода на схеме

На рисунке показано условное обозначение диода на схеме . Буквами А и К соответственно обозначены анод диода и катод диода . Анод диода - это вывод, который подключается к положительному выводу , непосредственно или через элементы схемы. Катод диода - это вывод из которого выходит ток положительного потенциала и далее через элементы схемы попадает на отрицательный электрод источника тока. Т.е. ток через диод идёт от анода к катоду. А в обратном направлении диод ток не пропускает. Если каким-то из своих выводов диод подключается к , то на другом его выводе получается постоянное напряжение с полярностью, зависящей от того, как диод подключен. Если он подключен анодом к переменному напряжению, то с катода мы получим положительное напряжение. Если он подключен катодом, то с анода будет получено соответственно отрицательное напряжение.

Как проверить диод мультиметром


Как проверить диод мультиметром или тестером - такой вопрос встаёт тогда, когда есть подозрение, что диод неисправен. Но, ответ на этот вопрос даёт ещё один ответ, где у диода анод, а где катод. Т.е. если мы изначально не знаем цоколёвку диода, то просто ставим мультиметр или тестер на прозвонку диодов (или на измерение сопротивления) и по очереди прозваниваем диод в обоих направлениях. Если диод исправен, наш прибор будет показывать прохождение тока только в одном из вариантов. Если диод пропускает ток в обоих вариантах - диод пробит. Если он не пропускает ни в каком варианте, диод перегорел и также неисправен. В случае исправного диода, когда он проводит ток, смотрим на клеммы прибора, тот вывод диода, что подключен к положительному выводу тестера, является анодом диода, а тот, что к отрицательному - катодом диода. Проверка диодов очень похожа на

Как определить анод и катод

Вот посмотрите на разницу между анодом и катодом элемента или батареи и как вы можете запомнить, что есть что.

Держать их прямыми

Помните, что cat hode привлекает cat ионов или ca t hode притягивает заряд + . Ода n притягивает n егативного заряда.

Протекание тока

Анод и катод определяются течением тока.В общем смысле ток относится к любому движению электрического заряда. Тем не менее, вы должны иметь в виду соглашение о том, что направление тока соответствует тому, куда будет двигаться положительный заряд , а не отрицательный заряд. Итак, если электроны действительно совершают , перемещая в ячейке, то ток течет в противоположном направлении. Почему это так определяется? Кто знает, но это стандарт. Ток течет в том же направлении, что и носители положительного заряда, например, когда положительные ионы или протоны несут заряд.Ток течет в противоположном направлении от отрицательных носителей заряда, таких как электроны в металлах.

Катод

  • Катод - отрицательно заряженный электрод.
  • Катод притягивает катионы или положительный заряд.
  • Катод является источником электронов или донором электронов. Он может принимать положительный заряд.
  • Поскольку катод может генерировать электроны, которые обычно представляют собой электрические компоненты, совершающие фактическое движение, можно сказать, что катоды генерируют заряд или что ток движется от катода к аноду.Это может сбивать с толку, потому что направление тока будет определяться тем, как будет двигаться положительный заряд. Просто помните, любое движение заряженных частиц - это ток.

Анод

  • Анод - это положительно заряженный электрод.
  • Анод притягивает электроны или анионы.
  • Анод может быть источником положительного заряда или акцептором электронов.

Катод и анод

Помните, что заряд может течь как от положительного к отрицательному, так и от отрицательного к положительному! Из-за этого анод может быть заряжен положительно или отрицательно, в зависимости от ситуации.То же самое и с катодом.

Источники

  • Durst, R .; Baumner, A .; Мюррей, Р .; Buck, R .; Андрие, К. (1997) "Химически модифицированные электроды: Рекомендуемая терминология и определения". ИЮПАК. pp 1317–1323.
  • Росс, С. (1961). «Фарадей консультирует ученых: происхождение терминов электрохимии». Примечания и записи Лондонского королевского общества n. 16: 187–220. DOI: 10.1098 / RSNR.1961.0038

Катод и анод - определение и разница между анодом и катодом

Что такое анод и катод?

Прежде чем мы познакомимся с терминами катод и анод, сначала нам необходимо понять, что такое электрод.Согласно общему определению, электрод - это вещество, которое способствует проводимости электричества, при этом электрический ток либо выходит, либо входит в неметаллическую среду, такую ​​как электролитическая ячейка.

В чистом виде электрод можно определить как проводник, который помогает установить электрический контакт с неметаллической частью цепи. Электроды состоят из двух основных точек, называемых катодом и анодом, которые в основном описывают направление потока тока.

Объяснение анода и катода

Давайте обсудим, что именно означают катод и анод.Оба эти термина можно определить по течению тока. Таким образом, катод можно рассматривать как электрод, с которого ток выходит из поляризованного электрического устройства. Таким же образом анод можно описать как электрод, от которого ток входит в поляризованное электрическое устройство.

Термины «катод» и «анод» были окончательно определены в 1834 году Уильямом Уэвеллом. Он адаптировал слова из греческого слова (имя, катодос), «путь вниз» или «спуск». Уильям консультировался с Майклом Фарадеем при разработке терминов.

Графическое изображение как катода, так и анода дано ниже.

[Изображение скоро будет загружено]

Что такое катод?

Когда мы говорим о катоде в химии, можно сказать, что это электрод, на котором происходит восстановление. В электрохимической ячейке это обычное дело. Здесь катод дает отрицательные результаты из-за того, что электрическая энергия, подаваемая в элемент, приводит к разложению химических соединений. Однако можно также сказать, что он положительный, как и в случае гальванического элемента, в котором химическая реакция имеет тенденцию к выработке электрической энергии.

Кроме того, катод называется холодным катодом или горячим катодом. Катод, который нагревается в присутствии нити накала для испускания электронов с помощью термоэлектронной эмиссии, называется горячим катодом, тогда как холодные катоды не нагреваются никакой нитью накала. В общем, катод помечается как «холодный», если он испускает больше электронов, чем те, которые генерируются только термоэлектронной эмиссией.

Что такое анод?

В самом общем виде анод в электрохимии определяется как точка, в которой происходит реакция окисления.Как правило, на аноде анионы или отрицательные ионы из-за своего электрического потенциала имеют тенденцию реагировать и испускать электроны. Затем эти электроны движутся вверх и попадают в цепь управления.

Если рассматривать гальванический элемент, анод имеет отрицательную природу, и в основном электроны движутся к внешней части цепи. Тогда как в электролитической ячейке он снова дается как положительный. Кроме того, анодом может быть проволока или пластина, имеющая избыточный положительный заряд.

Давайте обсудим некоторые ключевые различия между анодом и катодом:

Разница между анодом и катодом

Катод

Анод

А электрод течет из или выдано.

Анод - это электрод, в который проникает электричество.

Катод - это электрод с отрицательной стороной.

Анод - это электрод с положительной стороной.

Катод действует как акцептор электронов.

Анод действует как донор электронов.

Реакция восстановления происходит на катоде в электролитической ячейке.

На аноде электролитической ячейки происходит реакция окисления.

Катод может стать анодом в гальванических элементах.

Анод может стать катодом в гальванических элементах.

Заряд на аноде и катоде

На аноде наблюдается реакция окисления. Окисленные частицы потеряют электроны, оставив на этом электроде скопление электронов. Таким образом, анод заряжен отрицательно.

Но, в отличие от катода, существует реакция восстановления, при которой разновидности уменьшенных частиц будут получать электроны.Следовательно, электрод, то есть катод, лишен электронов и, таким образом, заряжен положительно.

Причина, по которой катод является отрицательным, а анод - положительным.

Это связано с тем, как они были определены изначально, что датируется временем до открытия электронов. Катод был образован от греческого слова «kathodos», что означает «путь вниз», как терминала, с которого обычный ток («течет» от положительного электрода к отрицательному, противоположно направлению движения электронов) покидает устройство (с анод является выводом, куда входит обычный ток).

Катод не всегда бывает положительным или отрицательным. Но в разряженной батарее катод действует как положительный вывод, в то время как в вакуумной лампе или диоде катод действует как отрицательный вывод, поскольку обычный ток входит в них через анод или положительный вывод.

Заряды катода и анода гальванического элемента

Окислительно-восстановительные реакции в обоих полуэлементах гальванического элемента являются спонтанными. На катоде происходит восстановление, создавая положительный заряд и расходуя электроны.В то время как на аноде происходит реакция окисления, и избыточные электроны создают отрицательный заряд.

Анод, катод, положительный и отрицательный: основы батареи

Обновлено: 2 июня 2021 г.

Значительные разработки были сделаны в области аккумуляторных батарей (иногда называемых вторичными элементами), и большая часть этой работы может быть отнесена к разработке электромобилей.Эта работа привела к присуждению Нобелевской премии по химии 2019 года за разработку литий-ионных аккумуляторов. Следовательно, термины «анод», «катод», «положительный» и «отрицательный» стали все более заметными.

В статьях о новых электродах батареи часто используются названия анод и катод без указания того, разряжается батарея или заряжается. Термины анод, катод, положительный и отрицательный не являются синонимами, иногда их можно путать, что может привести к ошибкам.

Целью данной статьи является прояснение и четкое определение этих различных терминов.- \ to LiCoO_2}

$

- реакция восстановления. Уменьшение - это выигрыш электронов.

Анод, катод

  • Анод - это электрод, на котором протекает реакция окисления. Потенциал анода, через который протекает ток, превышает его равновесный потенциал: $ E_ \ text a (I)> E_ {I = 0} $ (рис. 1).

  • Катод - это электрод, на котором протекает реакция восстановления. Потенциал катода, через который протекает ток, ниже его равновесного потенциала: $ E_ \ text c (I)

Рисунок 1: $ (E_ {I \ neq 0} -E_ {I = 0}) \; I> 0 $

Положительный и отрицательный электроды

Два электрода батареи или аккумулятора имеют разные потенциалы. + $ → положительный электрод является анодом.- $ → отрицательный электрод является катодом.

Рисунок 3: Разряд / заряд вторичной батареи, представленной в виде электрохимической ячейки, с электронами и направлением тока.

Заключение

При нормальном использовании аккумуляторной батареи потенциал положительного электрода как при разряде, так и при перезарядке остается больше, чем потенциал отрицательного электрода. С другой стороны, роль каждого электрода переключается во время цикла разряд / заряд.

  • Во время разряда положительный полюс является катодом, отрицательный - анодом.
  • При зарядке положительный полюс является анодом, отрицательный - катодом.

Тексты, описывающие аноды или катоды батарей, безусловно, косвенно рассматривают случай разряда. Давайте, не колеблясь, напишем, перефразируя Резерфорда, неявное - не что иное, как плохое явное.

аккумулятор анод катод положительный отрицательный электрод

Электрохимия

- Что такое анод, а какой катод?

В электрохимической ячейке нет законченной электронной схемы

В электрохимической ячейке анод является источником электронов для внешней цепи, а катод - стоком.Цепь переноса заряда завершается перемещением ионов внутри клетки. Солнечный элемент отличается от электрохимического элемента тем, что в нем нет чистой химической реакции. В солнечном элементе электроны текут по замкнутому контуру - по кругу во внешней цепи и через устройство.

Обозначение анода и катода

Таким образом, маркировка анода и катода основана на аналогии между гальваническим элементом и фотоэлектрическим элементом как источником электрической работы.Имеет смысл использовать направление потока электронов во внешней цепи для определения анода и катода (электроны текут от анода к катоду во внешней цепи). В гальванической ячейке нет потока электронов внутри ячейки (вместо этого есть поток ионов, чтобы уравновесить заряды). В фотоэлементе электроны текут от перехода к аноду, а дырки текут от перехода к катоду (или, можно сказать, электроны текут от катода к переходу).

К сожалению, анод и катод названы с использованием разных условных обозначений в зависимости от типа устройства, см. Этот обзор (и имейте в виду, что ток I иногда идет в том же направлении, что и электроны, а иногда и нет, опять же, в зависимости от условных обозначений).

Отрицательный и положительный электрод

Обозначения (+) и (-) сбивают с толку даже только для электрохимических ячеек. Хотя обозначения анода и катода одинаковы для гальванических и электролитических элементов (т. Е. При использовании и зарядке аккумулятора), обозначения (+) и (-) переключаются, поэтому они не связаны с направлением потока электронов через внешний провод.

Направление электронного потока

Для фотоэлемента, возможно, поможет следующая картина: до того, как свет попадает на элемент, анод и катод не являются ни отрицательными, ни положительными.Как только свет попадает на ячейку, анод становится отрицательным, потому что электроны движутся к нему от перехода, а катод становится положительным, потому что электроны прыгают из него в дырки, выходящие из перехода. Если вы затем подключите внешний потребитель электрической работы, вы можете предсказать направление потока электронов через внешнюю цепь.

физическая химия - положительный или отрицательный анод / катод в электролитической / гальванической ячейке

Анод - это электрод, в котором протекает реакция окисления

\ begin {align} \ ce {Красный -> Ox + e-} \ end {align}

происходит, в то время как катод является электродом, где протекает реакция восстановления

\ begin {align} \ ce {Ox + e- -> Красный} \ end {align}

имеет место.Вот как определяются катод и анод.

Гальванический элемент

Теперь в гальваническом элементе реакция протекает без помощи внешнего потенциала. Поскольку на аноде происходит реакция окисления, в результате которой образуются электроны, в ходе реакции накапливается отрицательный заряд, пока не будет достигнуто электрохимическое равновесие. Таким образом, анод отрицательный.

На катоде, с другой стороны, происходит реакция восстановления, которая потребляет электроны (оставляя положительные (металлические) ионы на электроде) и, таким образом, приводит к накоплению положительного заряда в ходе реакции до электрохимического равновесия. достигается.Таким образом, катод положительный.

Ячейка электролитическая

В электролитической ячейке вы прикладываете внешний потенциал, чтобы заставить реакцию идти в противоположном направлении. Теперь рассуждение обратное. На отрицательном электроде, где вы создали высокий потенциал электронов через внешний источник напряжения, электроны «выталкиваются» из электрода, тем самым уменьшая окисленные частицы $ \ ce {Ox} $, потому что уровень энергии электронов внутри электрода (Ферми Level) выше, чем уровень энергии НСМО $ \ ce {Ox} $, и электроны могут снизить свою энергию, занимая эту орбиталь - у вас, так сказать, очень реактивные электроны.Таким образом, отрицательный электрод будет тем, где будет происходить реакция восстановления, и, следовательно, это будет катод.

На положительном электроде, где вы создали низкий потенциал электронов через внешний источник напряжения, электроны «засасываются» в электрод, оставляя после себя восстановленные частицы $ \ ce {Red} $, потому что уровень энергии электронов внутри электрода (уровень Ферми ) ниже уровня энергии ВЗМО $ \ ce {Red} $. Таким образом, положительный электрод будет тем, где будет происходить реакция окисления, и, следовательно, это будет анод.

Сказка об электронах и водопадах

Поскольку существует некоторая путаница в отношении принципов, на которых работает электролиз, я попробую использовать метафору, чтобы объяснить это. Электроны текут из области с высоким потенциалом в область с низким потенциалом, подобно тому, как вода падает с водопада или стекает по наклонной плоскости. Причина та же: таким образом вода и электроны могут понижать свою энергию. Теперь внешний источник напряжения действует как две большие реки, соединенные с водопадами: одна на большой высоте, которая ведет к водопаду - это будет минусовой полюс - и одна на низкой высоте, которая ведет от водопада - это будет плюс. столб.Электроды будут похожи на точки реки незадолго до или после водопадов на этой картинке: катод похож на край водопада, на который падает вода, а анод похож на точку, в которую падает вода.

Хорошо, что происходит при реакции электролиза? На катоде вы видите ситуацию на большой высоте. Так электроны устремляются к «краю своего водопада». Они хотят «упасть», потому что за ними река подталкивается к краю, оказывая какое-то «давление».Но куда они могут упасть? Другой электрод отделен от них раствором и обычно диафрагмой. Но есть молекулы $ \ ce {Ox} $, которые имеют пустые состояния, расположенные энергетически ниже состояния электрода. Эти пустые состояния похожи на маленькие пруды, лежащие на более низкой высоте, куда может упасть немного воды из реки. Таким образом, каждый раз, когда такая молекула $ \ ce {Ox} $ приближается к электроду, электрон использует возможность прыгнуть на нее и уменьшить ее до $ \ ce {Red} $. Но это не означает, что в электроде внезапно отсутствует электрон, потому что река немедленно заменяет «вытолкнутый» электрон.И источник напряжения (источник реки) не может исчерпать электроны, потому что он получает электроны из розетки.

Теперь анод: у анода у вас ситуация на малой высоте. Так что здесь река ниже всего. Теперь вы можете представить себе ВЗМО-состояния молекул $ \ ce {Red} $ в виде небольших барьерных озер, лежащих на большей высоте, чем наша река. Когда молекула $ \ ce {Red} $ приближается к электроду, это как будто кто-то открывает шлюзы плотины барьерного озера.Электроны перетекают из ВЗМО в электрод, образуя молекулу $ \ ce {Ox} $. Но электроны не остаются в электроде, так сказать, их уносит река. А поскольку река такая огромная (много воды) и обычно впадает в океан, то небольшое количество «воды», добавляемое к ней, не сильно меняет реку. Он остается неизменным, так что каждый раз, когда открывается наводнение, вода из барьерного озера будет падать на одно и то же расстояние.

Разница между анодом и катодом (со сравнительной таблицей)

Анод и Катод - это две классификации, по которым классифицируются электроды.Существенная разница между анодом и катодом состоит в том, что на аноде происходит окисление . Напротив, на катоде происходит восстановление .

Люди в большинстве своем ошибочно считают анод особенно положительным, а катод особенно отрицательным. Но в этом содержании вы узнаете, что различие между анодом и катодом не зависит только от типа полярности. Но сначала см. -

Что такое электрод?

Важнейший компонент электрохимической ячейки, контактирующий с электролитом, известен как электрод.Электрод действует как металлический контакт, через который ток входит и выходит из электролита. Более конкретно, мы можем сказать, что он рассматривается как поверхность, на которой происходит окислительно-восстановительная реакция между металлом и раствором.

Электрод обычно представляет собой электрический проводник / полупроводник внутри электрохимической ячейки. Он определяет проводящую фазу, в которой происходит перенос носителей заряда.

Электрод, теряющий электроны и принимаемый электролитом, подвергается окислению.Однако, когда происходит обратная операция, то есть когда электрод приобретает электроны, которые высвобождаются электролитом, восстанавливаются.

Содержание: анод против катода

  1. Сравнительная таблица
  2. Определение
  3. Ключевые отличия
  4. Экспериментальный анализ
  5. Заключение

Таблица сравнения

Основа для сравнения Анод Катод
Basic Электрод, на котором происходит окисление. Электрод, на котором происходит восстановление.
Полярность клемм в электролитической ячейке Положительный Отрицательный
Полярность клемм гальванического элемента Отрицательный Положительный
Поведение Анод в электролитической ячейке притягивает анионы. Катод в электролитической ячейке притягивает катионы.
Nature В электролитической ячейке он является источником положительного заряда или акцептором электронов. В электролитической ячейке это источник отрицательного заряда или донор электронов.

Определение анода

Анод - это тип электрода, который может иметь как положительную, так и отрицательную полярность, в зависимости от типа ячейки. Однако анод конкретно определяется как электрод, на котором происходит окисление, то есть потеря электронов.

Здесь следует отметить, что нельзя определить анод конкретно как положительный или отрицательный в целом, поскольку его полярность показывает зависимость от типа ячейки.

Определение катода

Подобно аноду, катод может удерживать как положительный, так и отрицательный заряд в зависимости от типа элемента. Что касается катода, говорят, что это электрод, в котором происходит восстановление, т.е. происходит усиление электронов.

Так же, как анод, даже катод не может быть определен в соответствии с его положительной или отрицательной полярностью, но возникновение восстановления на электроде означает, что это катод.

Ключевые различия между анодом и катодом

  1. Ключевым фактором различия между анодом и катодом является то, что анод соответствует электроду, где происходит окисление i.е. происходит потеря электронов. В то время как катод соответствует электроду, на котором происходит восстановление, т.е. происходит усиление электронов.
  2. Конкретное обозначение анода как положительного, а катода как отрицательного неверно. Это происходит потому, что полярность клемм меняется в зависимости от типа используемого элемента, т. Е. Электролитического или гальванического.
  3. В электролитической ячейке анод действует как положительный вывод, в то время как катод сохраняет отрицательную полярность. Таким образом, анод притягивает отрицательно заряженные частицы, а катод притягивает положительно заряженные частицы.
  4. Для гальванического элемента анод имеет отрицательную полярность, а катод действует как положительный вывод. Следовательно, здесь анод будет притягивать положительно заряженные частицы, а катод будет притягивать отрицательно заряженные частицы.

Экспериментальный анализ

Рассмотрим схему гальванической ячейки, показанную ниже, чтобы понять, как протекает ток через раствор.

Здесь, в двух отдельных стаканах, находится раствор сульфата меди и сульфата цинка.Для поддержания электрического контакта между двумя растворами используется солевой мостик, содержащий хлорид калия. Два электрода из цинка и меди, которые будут действовать как анод и катод, соединены металлическим проводом через переключатель.

В разомкнутом состоянии переключателя из-за разомкнутой цепи никакой реакции не происходит ни в одном из стаканов, и поэтому не будет протекания тока через провод. Кроме того, переключатель находится во включенном состоянии, и мы получим замкнутую схему, тогда электроны от Zn-электрода мигрируют (, окисление, ) через солевой мостик и восстанавливаются на Cu-электроде (, восстановление, ).

Движение анионов (отрицательно заряженных частиц) генерирует ток, который течет по металлической проволоке. Однако направление потока тока будет противоположным течению тока.

Как вы заметили здесь, среди двух электродов окисление происходит на цинковом электроде, таким образом, это анод с отрицательной полярностью, а восстановление происходит на медном электроде, таким образом, это катод с положительной полярностью в гальванической ячейке.

Однако, учитывая электролитическую ячейку, полярность анодного и катодного выводов будет обратной.Давайте поймем это, рассмотрев схему электролитической ячейки, показанную ниже:

Здесь взят хлорид натрия в расплавленном состоянии, в который погружена пара электродов. В расплавленном состоянии ионы Na + и Cl - разделяются и находятся в свободном состоянии. Наряду с этим два электрода соединены батареей.

Электрод, соединенный с отрицательной клеммой батареи, притягивает ионы Na + , в то время как анионы i.например, Cl - течет к электроду, соединенному с положительной клеммой. При достижении соответствующего электрода потенциал батареи позволяет ионам Na + приобретать электроны ( уменьшение ), образуя металлический натрий.

Na + + e - = Na

Точно так же ионы Cl - теряют электроны ( окисление ) на электроде, соединенном с отрицательной клеммой, что приводит к газу Cl 2 . Здесь положительный электрод, на котором происходит окисление, - это анод, а электрод, на котором происходит восстановление, - это катод.

2 Класс - = Класс 2 + 2e -

Здесь следует отметить, что, поскольку электроны движутся от катода к аноду, здесь поток тока будет направлен от анода к катоду.

Прохождение тока через расплавленный хлорид натрия приводит к его разложению на элементы, то есть металлический натрий и газообразный хлор.

Заключение

Недавно мы увидели, что существует два типа электрохимических ячеек: i.е., гальванический и электролитический. Направление потока тока противоположно направлению движения отрицательно заряженной частицы. В электролитической ячейке ток течет от анода к катоду. В гальваническом элементе ток течет от катода к аноду.

Электролитические ячейки - Химия LibreTexts

Гальванические элементы приводятся в действие спонтанной химической реакцией , которая производит электрический ток через внешнюю цепь.Эти элементы важны, потому что они являются основой для батарей, питающих современное общество. Но это не единственный вид электрохимической ячейки. В каждом случае обратная реакция не является спонтанной , и для ее возникновения требуется электрическая энергия.

Введение

Общий вид реакции можно записать как:

\ [\ underset {\ longleftarrow \ text {Non spontaneous}} {\ overset {\ text {Spontaneous} \ longrightarrow} {\ text {Reactants} \ rightleftharpoons \ text {Products} + \ text {Электрическая энергия}}} \ ]

Можно построить ячейку, которая работает с химической системой, пропуская через систему электрический ток.Эти ячейки называются электролитическими ячейками . Электролитические элементы, как и гальванические элементы, состоят из двух полуэлементов: один - полуэлемент восстановления, другой - полуэлемент окисления. Однако направление потока электронов в электролитических ячейках может быть изменено на противоположное по сравнению с направлением спонтанного потока электронов в гальванических элементах, но определение катода и анода остается прежним, где восстановление происходит на катоде, а окисление происходит на аноде. . Поскольку направления обеих полуреакций поменялись местами, изменился знак, но не величина потенциала клетки.

Электролитические элементы очень похожи на гальванические (гальванические) элементы в том смысле, что оба требуют солевого моста, оба имеют катодную и анодную стороны, и оба имеют постоянный поток электронов от анода к катоду. Однако между двумя ячейками есть и разительные различия. Основные отличия указаны ниже:

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Электрохимические ячейки. Гальванический элемент (слева) преобразует энергию, выделяемую в результате спонтанной окислительно-восстановительной реакции, в электрическую энергию, которую можно использовать для выполнения работы.Окислительные и восстановительные полуреакции обычно протекают в отдельных отсеках, которые соединены внешней электрической цепью; Кроме того, второе соединение, которое позволяет ионам перемещаться между отсеками (показано здесь вертикальной пунктирной линией, обозначающей пористый барьер), необходимо для поддержания электрической нейтральности. Разность потенциалов между электродами (напряжение) заставляет электроны течь от восстановителя к окислителю через внешнюю цепь, генерируя электрический ток.В электролитической ячейке (справа) внешний источник электроэнергии используется для создания разности потенциалов между электродами, которая заставляет электроны течь, вызывая неспонтанную окислительно-восстановительную реакцию; в большинстве приложений используется только один отсек. В обоих типах электрохимических ячеек анод является электродом, на котором происходит полуреакция окисления, а катод является электродом, на котором происходит полуреакция восстановления.

Таблица \ (\ PageIndex {1} \): Свойства гальванических и электрохимических элементов
Электрохимический элемент (гальванический элемент) Ячейка электролитическая
Гальванический элемент преобразует химическую энергию в электрическую. Электролитическая ячейка преобразует электрическую энергию в химическую энергию.
Здесь окислительно-восстановительная реакция является спонтанной и отвечает за производство электроэнергии. Окислительно-восстановительная реакция не является спонтанной, и для ее инициирования необходимо подавать электрическую энергию.
Две полуячейки размещены в разных контейнерах и соединены соляным мостиком или пористой перегородкой. Оба электрода помещены в одну емкость в растворе расплавленного электролита.
Здесь анод отрицательный, а катод положительный. Реакция на аноде является окислительной, а на катоде - восстановительной. Здесь анод положительный, а катод отрицательный. Реакция на аноде является окислительной, а на катоде - восстановительной.
Электроны поставляются окисляющимися частицами.Они перемещаются от анода к катоду во внешней цепи. Внешняя батарея питает электроны. Они входят через катод и выходят через анод.

Ячейки электролитические

Чтобы объяснить, что происходит в электролитической ячейке, давайте рассмотрим разложение расплавленного хлорида натрия на металлический натрий и газообразный хлор. Реакция написана ниже.

---------> Несамопроизвольно (электролитическая ячейка)

2 Na Cl (л)

2 Na (с)

+

Класс 2 (г)

<--------- Самопроизвольное (электрохимическая ячейка)

Если расплавленный \ (NaCl _ {(l)} \) поместить в контейнер и вставить инертные электроды \ (C _ {(s)} \), прикрепленные к положительной и отрицательной клеммам батареи, произойдет электролитическая реакция.- \]

  • Обратите внимание, что местом окисления по-прежнему является анод, а местом восстановления остается катод, но заряды на этих двух электродах меняются местами. Анод теперь на заряжен положительно, заряжен, а катод - на отрицательно заряжен.
  • Условия, в которых работает электролитическая ячейка, очень важны. Вещество, которое является самым сильным восстановителем (вещество с наивысшим стандартным значением потенциала клетки в таблице), подвергнется окислению.Вещество, которое является сильнейшим окислителем, будет восстановлено. Если бы в вышеупомянутой системе использовался водный раствор хлорида натрия, вместо натрия восстанавливался бы водород, поскольку он является более сильным окислителем, чем натрий.
  • Прогнозирование реакции электролиза

    Существует четыре основных фактора, которые определяют, будет ли проводиться электролиз, даже если внешнее напряжение превышает расчетную величину:

    1. Перенапряжение или превышение напряжения иногда необходимо для преодоления взаимодействий на поверхности электрода.Чаще это случается с газами. Например. H 2 (g) требует перенапряжения 1,5 В, в то время как Pt (s) требует перенапряжения 0 В
    2. Может иметь место более одной электродной реакции, что означает, что может быть более одной полуреакции, оставляя две или более возможностей для реакции ячейки.
    3. Реагенты могут находиться в нестандартных условиях, что означает, что напряжение для полуэлементов может быть меньше или больше, чем количество в стандартных условиях.Например:
    • Концентрация хлорид-иона = 5,5M, а не единица активности 1M. Это означает, что уменьшение хлорида = 1,31 В, а не 1,36 В
    • Стандартным условием является наличие pH 4 в анодной полуячейке, но иногда в нестандартных состояниях pH может быть выше или ниже при изменении напряжения.
    1. Способность инертного электрода к электролизу зависит от реагентов в растворе электролита, в то время как активный электрод может работать сам по себе для проведения полуреакции окисления или восстановления.

      Если учесть все четыре этих фактора, мы сможем успешно предсказать половинные реакции электрода и общие реакции при электролизе.

      Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

      Предскажите электродные реакции и общую реакцию, если анод изготовлен из (а) меди и (б) платины.

      Количественные аспекты электролиза

      Майкл Фарадей обнаружил в 1833 году, что всегда существует простая взаимосвязь между количеством вещества, производимого или потребляемого на электроде во время электролиза, и количеством электрического заряда Q , который проходит через элемент.- \ rightarrow Ag \]

      говорит нам, что когда 1 моль Ag + наносится на 1 моль Ag, с катода должен подаваться 1 моль e -. Поскольку отрицательный заряд одного электрона, как известно, составляет 1,6022 × 10 –19 Кл, мы можем умножить его на постоянную Авогадро, чтобы получить заряд на моль электронов. Эта величина называется Константа Фарадея , символ F :

      .

      F = 1,6022 × 10 –19 C × 6,0221 × 10 23 моль –1 = 9.-} \) и \ (Q \).

      Часто в экспериментах по электролизу измеряется электрический ток, а не количество электрического заряда. Так как кулонов определяется как количество заряда, которое проходит через фиксированную точку в электрической цепи, когда ток в один ампер течет в течение одной секунды, заряд в кулонах можно рассчитать, умножив измеренный ток (в амперах) на время (в секундах), в течение которого он течет:

      \ [Q = It \]

      В этом уравнении I представляет ток, а t представляет время.Если вы помните, что

      кулон = 1 ампер × 1 секунда 1 C = 1 А с

      можно настроить единицы времени для получения правильного результата. Теперь, когда мы можем предсказать полуреакции электрода и общие реакции при электролизе, также важно уметь рассчитывать количество потребляемых реагентов и произведенных продуктов. Для этих расчетов мы будем использовать постоянную Фарадея:

      1 моль электрона = 96,485 C

      заряд ( C ) = ток ( C / с ) x время (с)

      ( Кл / с ) = 1 кулон заряда в секунду = 1 ампер ( A )

      Простое преобразование для любого типа задач:

      1. Преобразование любого заданного времени в секунды
      2. Возьмите заданный ток ( A ) в секундах, [1 c = (A) / (s)]
      3. Наконец, используйте преобразование стехиометрии: 1 моль электрона = 96 485 ° C (постоянная Фарадея)

      Пример \ (\ PageIndex {1} \)

      Электролиз растворенного образца брома можно использовать для определения количества брома в образце.- \]. Какую массу брома можно отложить за 3 часа при токе 1,18 А?

      Решение :

      3,00 часа x 60 мин / час x 60 сек / 1 мин x 1,18 C (A) /1 сек x 1 моль e - / 96,485 C

      = 0,132 моль -

      Проблемы

      1) Предскажите продукты электролиза, заполнив график:

      Cl - , Br - , I - , H + , OH - , Cu 2+ , Pb 2+ , Ag +, K + , Na + ,

      2) Рассчитайте количество электрического заряда, необходимого для пластины 1.386 моль Cr из кислого раствора K 2 Cr 2 O 7 согласно полууравнению

      H 2 Cr 2 O 7 ( водн. ) + 12H + ( водн. ) + 12 e - → 2Cr ( s ) + 7 H 2 O ( л )

      3) Пероксид водорода, H 2 O 2 , может быть получен электролизом холодной концентрированной серной кислоты. Реакция на аноде

      2H 2 SO 4 → H 2 S 2 O 8 + 2H + + 2 e -

      Когда полученная пероксидисерная кислота, H 2 S 2 O 8 , кипятится при пониженном давлении, она разлагается:

      2H 2 O + H 2 S 2 O 8 → 2H 2 SO 4 + H 2 O 2

      Рассчитайте массу перекиси водорода, образовавшейся при токе 0.893 потока за 1 час.

      4) Электролиз растворенного образца холрида можно использовать для определения количества хлорида в образце. На катоде полуреакция восстановления составляет Cl 2 + (водн.) + 2 e - -> 2 Cl - . Какую массу хлорида можно отложить за 6,25 часа током 1,11 А?

      5) В электролитической ячейке электрод, на котором электроны входят в раствор, называется ______; химическое изменение, которое происходит на этом электроде, называется _______.

      1. анод, оксидирование
      2. анод, редуктор
      3. катод, оксидирование
      4. катод, редукция
      5. не может сказать, если мы не знаем, какие виды окисляются и восстанавливаются.

      6) Как долго (в часах) должен поддерживаться ток 5,0 ампер на гальванической пластине 60 г кальция из расплавленного CaCl 2 ?

      1. 27 часов
      2. 8,3 часа
      3. 11 часов
      4. 16 часов
      5. 5.9 часов
      7) Сколько времени в часах потребуется для гальваники 78 г платины из раствора [PtCl 6 ] 2 - при среднем токе 10 ампер при КПД электрода 80%?
      1. 8,4
      2. 5,4
      3. 16,8
      4. 11,2
      5. 12,4

      8) Сколько фарадеев необходимо для восстановления 1,00 г алюминия (III) до металлического алюминия?

      1. 1.00
      2. 1,50
      3. 3,00
      4. 0,111
      5. 0,250

      9) Найдите стандартный потенциал ячейки для электрохимической ячейки с помощью следующей реакции ячейки.

      Zn (s) + Cu 2+ (водн.) → Zn 2+ (водн.) + Cu (s)

      ответов

      1) . Cl - хлор H + водород

      Cl - хлор Cu 2+ медь

      I - йод H + водород

      2) 12 моль e - требуется для получения 2 моль Cr, что дает нам стехиометрическое соотношение S ( e - / Cr).Затем можно использовать постоянную Фарадея для определения количества заряда.

      n Cr n e - Q

      Q = 1,386 моль Cr × × = 8,024 × 10 5 C

      3) Произведение тока и времени дает нам количество электричества Q . Зная это, мы легко вычисляем количество электронов: n e -. Затем из первого полууравнения мы можем найти количество пероксидисерной кислоты, а второе приводит к n h3O2 и, наконец, к m h3O2 .

      = 05666 × г H 2 O 2 = 0,5666 г H 2 O 2

      4) 0,259 моль -

      5) д

      6) д

      7) б

      8) д

      9) Напишите полуреакции для каждого процесса.

      Zn (s) → Zn 2+ (водн.) + 2 e -

      Cu 2+ (водн.) + 2 e - → Cu (s)

      Найдите стандартные потенциалы полуреакции восстановления.

      E o восстановление Cu2 + = + 0,339 В

      E o восстановление Zn2 + = - 0,762 В

      Определите общий потенциал стандартной ячейки.

      E o ячейка = + 1,101 V

      Список литературы

      1. Петруччи и др. Общая химия: принципы и современные приложения. 9 изд. Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Pearson / Prentice Hall, 2007.
      2. Кольбе, Германн. Электролиз органических соединений.Эдинбург: Э. и С. Ливингстон, 1947.
      3. Стюарт, A.T. «Электролиз воды». Производство водорода 13 мая 2001 г.
      4. Также все упомянутые "внешние ссылки".

      Авторы и авторство

      • Жасмин Брионес, Калифорнийский университет в Дэвисе, 2012 г.
      .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *