Что находится слева на фото катод анод

Что такое анод и катод — определяем где минус, где плюс

Понятия анод и катод применяются во многих разделах физики и химии, эти термины введены давно и считаются устоявшимися. Однако в различных областях науки и техники под этими терминами понимаются несколько различные явления и устройства.

Общее определение катода и анода

Чаще всего понятия «катод» и «анод» связывают с полюсами источников тока и других электрических устройств. В определенном смысле это верно, но на самом деле понятия положительного электрода и анода, так же как отрицательного электрода и катода, в физике синонимами не являются. Термин «анод» восходит к греческому слову, означающему «движение вверх», а катод – к слову, которое можно перевести, как «возвращение». Глобально эти понятия означают:

• анод – вывод, из которого истекают электроны;
• катод – вывод, в который втекают электроны.

Как будет показано дальше, полярность электродов слабо связана с понятиями анод и катод.

Роль в электролизе и гальванических элементах

В химии (в частности, в электрохимии) анодом называется электрод, на котором происходят реакции окисления – здесь отрицательно заряженные ионы отдают электроны. Связано это с недостатком носителей заряда на данном полюсе, и это значит, что он заряжен положительно.

На катоде, наоборот, имеется избыток электронов, он заряжен отрицательно. Здесь идут восстановительные реакции – ионы, заряженные положительно, ионы получают недостающие носители отрицательного заряда.

Схема электролиза растворов поваренной соли (слева) и соляной кислоты (справа)

Во время электролиза в раствор опускаются два электрода. К одному из них под действием электрического поля приближаются анионы – ионы с избытком электронов. Здесь они отдают излишний электрод и окисляются. К противоположному электроду приближаются ионы с недостатком электронов, получают недостающий носитель отрицательного заряда и восстанавливаются до атомов.

Чтобы запомнить процессы, происходящие на различных полюсах в процессе электролиза, можно запомнить мнемоническое правило – «на Аноде Анионы Окисляются, на Катоде Катионы Восстанавливаются». В первой части все существительные начинаются на гласную букву, во второй – все на согласную.

В гальваническом элементе химическая энергия преобразуется в электрическую. При этом окислительные и восстановительные реакции разнесены в пространстве и происходят на двух выводах:

• на аноде окислительная реакция;
• на катоде – восстановительная.

В итоге на аноде появляется избыток электронов, а на катоде – них недостаток, за счет этого возникает ЭДС. При подключении нагрузки, электроны начинают двигаться от анода к катоду, а ток направлен наоборот – от катода к аноду. Таким образом, катодом будет минусовой вывод, а анодом – минусовой (хотя интуитивно кажется, что наоборот).

Гальванический элемент как источник питания

Если рассмотреть не одноразовый, а перезаряжаемый химический источник тока (аккумулятор), то в нем во время подзаряда реакции пойдут в обратном порядке (как показано на схеме):

• на плюсовом выводе начнется реакция окисления;
• на минусовом выводе – реакция восстановления.

Таким образом, во время подзаряда катод и анод поменяются местами.

Изменение направления реакции при зарядке аккумулятора

Применение в электрических цепях и устройствах

В электротехнике исторически сложилось, что за направление течения электрического тока принято направление, обратное движению электронов. Поэтому под анодом подразумевается полюс, или точка замкнутой цепи, откуда ток вытекает, а под катодом полюс, куда ток втекает.

Если рассмотреть вакуумный прибор (например, простой вакуумный диод), то окажется, что он состоит из двух электродов (не считая цепей подогрева, которые бывают не у каждого диода).

Анод и катод вакуумного диода

Что называют плюсом и минусом

В быту и технике анодом часто называют положительный вывод источника напряжения (сетевого блока питания, электрохимического источника и т.п.), который обозначается знаком «+». Катодом же называют отрицательный вывод – обозначается знаком «минус».

Существует мнемоническое правило и для этого случая – с его помощью можно запомнить полярность катода и анода. В слове «плюс» 4 буквы – столько же, сколько в слове «анод». В слове «минус» и «катод» по пять букв, и это тоже легко запомнить.

В видео рассказывается, как запомнить полярность анода и катода при помощи мнемоники.

Обозначения и определение катода и анода

Термины «катод» и «анод» применяют и к выводам полупроводниковых приборов. Анодом называется вывод, который подключается к источнику тока, а катодом – к приемнику. Обычно это относится к двухвыводным элементам (но не всегда).

Диоды

В первую очередь, к таким элементам относят полупроводниковые диоды. Чтобы он проводил ток, его катод должен быть подключен к точке цепи с относительным избытком электронов, а анод – с относительным недостатком. В этом случае электрическое поле будет направлено так, чтобы открыть диод. Если диод подключить в обратной полярности (анод к точке с недостатком электронов, а катод – с избытком), электрическое поле закроет диод.

Простой стенд для определения выводов диода

Проверить расположение выводов диод можно различными способами. Самый простой из них – по маркировке. Она бывает:

1. Явной (в виде значка диода).
2. Косвенной (в виде точки или кольца в районе соответствующего вывода).

Если маркировки нет, можно определить расположение анода и катода с помощью приборов:

;
• собрать схему проверки.

Простая схема проверки состоит из источника питания и лампочки (или любого другого индикатора тока, например, миллиамперметра). Если диод включен в правильной полярности, в цепи пойдет ток.

Проверка расположения выводов диода с помощью тестера

Светодиоды

Светодиод является разновидностью диода, поэтому тоже имеет выводы анода и катода. Определить их можно теми же методами, что и для обычного полупроводникового диода, но есть способ и проще. При правильном подключении светодиода он начинает светиться.

Светодиод светится при проверке мультиметром (не всегда)

Тиристоры

В класс управляемых диодов, называемых общим словом тиристоры, входят различные элементы с различным числом выводов:

• динисторы (диодные тиристоры);
• тринисторы (триодные тиристоры); (симметричные тиристоры);
• другие, менее распространенные элементы.

Динисторы, как и обычные диоды, имеют анод и катод, при этом направление движения тока и в этом случае происходит от анода к катоду. У тиристоров и симисторов имеется еще и управляющий электрод. В некоторых случаях он явно отличается по внешнему виду, но не всегда – в некоторых ситуациях расположение выводов придется определять по справочнику или с помощью приборов.

Тринистор Т122 (справа) имеет явно выраженный управляющий электрод и маркировку силовой цепи в явном виде нанесенную на корпус, а тринистор КУ101 маркировки выводов не имеет

Так как симистор имеет двухстороннюю проводимость, выводы его силовой цепи называются условным анодом и условным катодом. Различие между ними используется для формирования сигналов управления.

Стабилитроны

Устройство стабилитрона тоже не отличается от устройства обычного полупроводникового диода. Однако в схеме он чаще всего включается наоборот – анод к минусу, а катод к плюсу. Это связано с тем, что он должен работать в режиме лавинного пробоя, который возникает при приложении обратного напряжения. Характеристики стабилитрона в этом режиме нормированы.

Стандартное подключение стабилитрона

Стабилитрон можно использовать в качестве обычного диода, включив его анодом к плюсу, а катодом к минусу. И наоборот, обычный диод может работать в качестве стабилитрона, если подключить его в обратной полярности, но напряжение стабилизации в этом случае заранее неизвестно.

Можно сделать вывод, что определенная неоднозначность, существующая из-за отсутствия кажущейся жесткой привязки полюсности к терминам, может вносить путаницу и непонимание между специалистами различных областей, привыкших называть катодом и анодом несколько отличающиеся по сути устройства. Разобравшись с терминами и процессами, можно это непонимание устранить.

Что такое анод и катод?

Часто возникает проблема определения, какой из электродов является катодом, а какой — анодом. Для начала нужно разобраться с терминами.

Понятие катода и анода — простое объяснение

В сложных веществах электроны между атомами в соединениях распределены неодинаково. В результате взаимодействия частицы перемещаются от атома одного вещества к атому другого. Реакция именуется окислительно-восстановительной. Потеря электронов называется окислением, элемент, отдающий электроны — восстановителем.

Присоединение электронов носит название восстановление, принимающий элемент в этом процессе — окислитель. Переход электронов от восстановителя к окислителю может протекать по внешней цепи, и тогда его можно использовать в качестве источника электрической энергии. Устройства, в которых энергия химической реакции превращается в электрическую энергию, называются гальваническими элементами.

Простейший классический пример гальванического элемента — две пластины, изготовленные из различного металла и погруженные в раствор электролита. В такой системе окисление происходит на одном металле, а восстановление — на другом.

ВАЖНО! Электрод, на котором протекает окисление, называется анодом. Электрод, на котором протекает восстановление — катодом.

Из школьных учебников химии известен пример медно-цинкового гальванического элемента, работающего за счет энергии реакции между цинком и сульфатом меди. В устройстве Якоби — Даниэля пластина из меди помещена в раствор сульфата меди (медный электрод), цинковая пластина погружена в раствор сульфата цинка (цинковый электрод). Цинковый электрод отдает катионы в раствор, создавая в нем избыточный положительный заряд, а у медного электрода раствор обедняется катионами, здесь раствор заряжен отрицательно.

Замыкание внешней цепи заставляет электроны перетекать от цинкового электрода к медному. Равновесные отношения на границах фаз прерываются. Идёт окислительно-восстановительная реакция.

Энергия самопроизвольно протекающей химической реакции превращается в электрическую.

Если химическую реакцию провоцирует внешняя энергия электрического тока, идёт процесс, называемый электролизом. Процессы, протекающие при электролизе, обратны процессам, протекающим при работе гальванического элемента.

ВНИМАНИЕ! Электрод, на котором происходит восстановление, также называется катодом, но при электролизе он заряжен отрицательно, а анод — положительно.

Применение в электрохимии

Аноды и катоды принимают участие во многих химических реакциях:

• Электролиз;
• Электроэкстракция;
• Гальваностегия;
• Гальванопластика.

Электролизом расплавленных соединений и водных растворов получают металлы, производят очистку металлов от примесей и извлечение ценных компонентов (электролитическое рафинирование). Из металла, подлежащего очистке, отливают пластины. Они помещаются в качестве анодов в электролизер. Под воздействием электрического тока металл подвергается растворению. Его катионы переходят в раствор и разряжаются на катоде, образуя осадок чистого металла. Примеси, содержащиеся в первоначальной неочищенной металлической пластине, либо остаются нерастворимыми в виде анодного шлама, либо переходят в электролите, откуда удаляются. Электролитическому рафинированию подвергают медь, никель, свинец, золото, серебро, олово.

Электроэкстракция — процесс выделения металла из раствора в ходе электролиза. Для того чтобы металл перешёл в раствор, его обрабатывают специальными реагентами. В ходе процесса на катоде происходит выделение металла, характеризующегося высокой чистотой. Так получают цинк, медь, кадмий.

Чтобы избежать коррозии, придать прочность, украсить изделие поверхность одного металла покрывают слоем другого. Этот процесс называется гальваностегией.

Гальванопластика — процесс получения металлических копий с объёмных предметов электроосаждением металла.

Применение в вакуумных электронных приборах

Принцип действия катода и анода в вакуумном приборе может продемонстрировать электронная лампа. Она выглядит как герметически запаянный сосуд с металлическими деталями внутри. Прибор используется для выпрямления, генерирования и преобразования электрических сигналов. По числу электродов выделяют:

• диоды;
• триоды;
• тетроды;
• пентоды и т.д.

Диод — вакуумный прибор с двумя электродами, катодом и анодом. Катод подключен к отрицательному полюсу источника питания, анод — к положительному. Предназначение катода — испускать электроны под действием нагрева электрическим током до определенной температуры. Посредством испущенных электронов создается пространственный заряд между катодом и анодом. Самые быстрые электроны устремляются к аноду, преодолевая отрицательный потенциальный барьер объемного заряда. Анод принимает эти частицы. Создается анодный ток во внешней цепи. Электронным потоком управляют с помощью дополнительных электродов, подавая на них электрический потенциал. Посредством диодов переменный ток преобразуется в постоянный.

Применение в электронике

Сегодня используется полупроводниковые типы диодов.

В электронике широко используется свойство диодов пропускать ток в прямом направлении и не пропускать в обратном.

Работа светодиода основана на свойстве кристаллов полупроводников светиться при пропускании через p-n переход тока в прямом направлении.

Гальванические источники постоянного тока — аккумуляторы

Химические источники электрического тока, в которых протекают обратимые реакции, называются аккумуляторами: их перезаряжают и используют многократно.

При работе свинцового аккумулятора происходит окислительно-восстановительная реакция. Металлический свинец окисляется, отдает свои электроны, восстанавливая диоксид свинца, принимающего электроны. Металлический свинец в аккумуляторе — анод, он заряжен отрицательно. Диоксид свинца — катод и заряжен положительно.

По мере разряда аккумулятора расходуются вещества катода и анода и их электролита, серной кислоты. Чтобы зарядить аккумулятор, его подключают к источнику тока (плюсом к плюсу, минусом к минусу). Направление тока теперь обратное тому, какое было при разряде аккумулятора. Электрохимические процессы на электродах «обращаются». Теперь свинцовый электрод становится катодом, на нем проходит процесс восстановления, а диоксид свинца — анодом, с протекающей процедурой окисления. В аккумуляторе вновь создаются вещества, необходимые для его работы.

Что такое анод и катод — простое объяснение

Простое объяснение понятий анод и катод. Как их легко определить и запомнить.

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.

Гальванотехника

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.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме статьи:

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

Катод и анод фотодиода. Хочу сделать фотореле реагирующее на темноту

Хочу сделать фотореле реагирующее на темноту. Фотодиод выпаял из тюнера, но у него 3 конца.
Как понять где у него катод, а где анод?

Это не фотодиод.
И зачем там транзистор КТ972? Хватит и КТ315 за глаза. Это только если ставить довольно мощное реле-тогда да.
Зачеркнутые детали-лишние. Они не несут никакой функциональной нагрузки, кроме индикации питания.

То что выпаяно — микросхема со встроенным фотодиодом. Обычно реагирует на модулированное ИК-излучение.