Όσοι ασχολούνται με πρακτικά ηλεκτρονικά πρέπει να γνωρίζουν για την άνοδο και την κάθοδο του τροφοδοτικού. Πώς και πώς λέγεται; Γιατί ακριβώς; Θα υπάρξει μια εις βάθος εξέταση του θέματος από τη σκοπιά όχι μόνο του ραδιοερασιτέχνη, αλλά και της χημείας. Η πιο δημοφιλής εξήγηση είναι ότι η άνοδος είναι το θετικό ηλεκτρόδιο και η κάθοδος είναι το αρνητικό. Αλίμονο, αυτό δεν είναι πάντα αληθινό και ελλιπές. Για να μπορέσετε να προσδιορίσετε την άνοδο και την κάθοδο, πρέπει να έχετε μια θεωρητική βάση και να γνωρίζετε τι και πώς. Ας το δούμε αυτό στο πλαίσιο του άρθρου.
Anode
Ας στραφούμε στο GOST 15596-82, το οποίο ασχολείται με πηγές χημικού ρεύματος. Μας ενδιαφέρουν οι πληροφορίες που δημοσιεύονται στην τρίτη σελίδα. Σύμφωνα με την GOST, η άνοδος είναι το αρνητικό ηλεκτρόδιο μιας πηγής χημικού ρεύματος. Αυτό είναι! Γιατί ακριβώς; Το γεγονός είναι ότι μέσω αυτού το ηλεκτρικό ρεύμα εισέρχεται από το εξωτερικό κύκλωμα στην ίδια την πηγή. Όπως μπορείτε να δείτε, δεν είναι όλα τόσο εύκολα όσο φαίνονται με την πρώτη ματιά. Συνιστάται να εξετάσετε προσεκτικά τις εικόνες που παρουσιάζονται στο άρθρο εάν το περιεχόμενο φαίνεται πολύ περίπλοκο - θα σας βοηθήσουν να κατανοήσετε τι θέλει να σας μεταφέρει ο συγγραφέας.
Κάθοδος
Απευθυνόμαστε στο ίδιο GOST 15596-82. θετικό ηλεκτρόδιοΜια πηγή χημικού ρεύματος είναι αυτή από την οποία, όταν αποφορτιστεί, εισέρχεται σε ένα εξωτερικό κύκλωμα. Όπως μπορείτε να δείτε, τα δεδομένα που περιέχονται στο GOST 15596-82 εξετάζουν την κατάσταση από διαφορετική οπτική γωνία. Επομένως, πρέπει κανείς να είναι πολύ προσεκτικός όταν συμβουλεύεται άλλους για ορισμένες κατασκευές.
Η εμφάνιση των όρων
Κατασκευάστηκαν από τον Faraday τον Ιανουάριο του 1834 για να αποφευχθεί η ασάφεια και να επιτευχθεί μεγαλύτερη ακρίβεια. Πρόσφερε επίσης τη δική του εκδοχή απομνημόνευσης χρησιμοποιώντας το παράδειγμα του Ήλιου. Άρα, η άνοδος του είναι η ανατολή του ηλίου. Ο ήλιος ανεβαίνει (μπαίνει το ρεύμα). Η κάθοδος είναι η είσοδος. Ο ήλιος δύει (το ρεύμα σβήνει).
Παράδειγμα σωλήνα και διόδου
Συνεχίζουμε να κατανοούμε τι χρησιμοποιείται για να δηλώσει τι. Ας υποθέσουμε ότι έχουμε έναν από αυτούς τους καταναλωτές ενέργειας σε ανοιχτή κατάσταση (σε άμεση σύνδεση). Έτσι, από το εξωτερικό κύκλωμα της διόδου, ένα ηλεκτρικό ρεύμα εισέρχεται στο στοιχείο μέσω της ανόδου. Αλλά μην μπερδευτείτε με αυτή την εξήγηση με την κατεύθυνση των ηλεκτρονίων. Μέσω της καθόδου, ένα ηλεκτρικό ρεύμα ρέει από το χρησιμοποιούμενο στοιχείο στο εξωτερικό κύκλωμα. Η κατάσταση που έχει διαμορφωθεί τώρα θυμίζει περιπτώσεις που ο κόσμος βλέπει μια ανεστραμμένη εικόνα. Εάν αυτοί οι χαρακτηρισμοί είναι περίπλοκοι, θυμηθείτε ότι μόνο οι χημικοί πρέπει να τους κατανοούν με αυτόν τον τρόπο. Τώρα ας κάνουμε το αντίστροφο. Μπορεί να φανεί ότι οι δίοδοι ημιαγωγών πρακτικά δεν θα μεταφέρουν ρεύμα. Η μόνη πιθανή εξαίρεση εδώ είναι η αντίστροφη ανάλυση των στοιχείων. Και διόδους ηλεκτροκενού (κενοτρόνια,ραδιοσωλήνες) δεν θα διοχετεύουν καθόλου αντίστροφο ρεύμα. Επομένως, θεωρείται (υπό όρους) ότι δεν τα περνάει. Επομένως, τυπικά, οι ακροδέκτες ανόδου και καθόδου της διόδου δεν εκτελούν τις λειτουργίες τους.
Γιατί υπάρχει σύγχυση;
Ειδικά, για να διευκολυνθεί η εκμάθηση και η πρακτική εφαρμογή, αποφασίστηκε ότι τα στοιχεία των διόδων των ονομάτων των ακίδων δεν θα αλλάξουν ανάλογα με το σχήμα μεταγωγής τους και θα «κολληθούν» στις φυσικές ακίδες. Αυτό όμως δεν ισχύει για τις μπαταρίες. Έτσι, για τις διόδους ημιαγωγών, όλα εξαρτώνται από τον τύπο αγωγιμότητας του κρυστάλλου. Στους σωλήνες κενού, αυτή η ερώτηση συνδέεται με το ηλεκτρόδιο που εκπέμπει ηλεκτρόνια στη θέση του νήματος. Φυσικά, υπάρχουν ορισμένες αποχρώσεις εδώ: για παράδειγμα, ένα αντίστροφο ρεύμα μπορεί να ρέει μέσω συσκευών ημιαγωγών, όπως ένας καταστολέας και μια δίοδος zener, αλλά υπάρχει μια ιδιαιτερότητα εδώ που ξεφεύγει σαφώς από το αντικείμενο του άρθρου.
Αντιμετώπιση της ηλεκτρικής μπαταρίας
Αυτό είναι ένα πραγματικά κλασικό παράδειγμα χημικής πηγής ηλεκτρικής ενέργειας που είναι ανανεώσιμη. Η μπαταρία βρίσκεται σε μία από τις δύο λειτουργίες: φόρτιση / εκφόρτιση. Και στις δύο αυτές περιπτώσεις, θα υπάρχει διαφορετική κατεύθυνση ηλεκτρικού ρεύματος. Σημειώστε όμως ότι η πολικότητα των ηλεκτροδίων δεν θα αλλάξει. Και μπορούν να παίξουν σε διαφορετικούς ρόλους:
- Κατά τη φόρτιση, το θετικό ηλεκτρόδιο δέχεται ηλεκτρικό ρεύμα και είναι η άνοδος, και το αρνητικό το απελευθερώνει και ονομάζεται κάθοδος.
- Αν δεν υπάρχει κίνηση, δεν έχει νόημα να μιλάμε για αυτές.
- Κατά τη διάρκειαεκκένωση, το θετικό ηλεκτρόδιο απελευθερώνει το ηλεκτρικό ρεύμα και είναι η κάθοδος, ενώ το αρνητικό ηλεκτρόδιο λαμβάνει και ονομάζεται άνοδος.
Ας πούμε δυο λόγια για την ηλεκτροχημεία
Εδώ χρησιμοποιούνται ελαφρώς διαφορετικοί ορισμοί. Έτσι, η άνοδος θεωρείται ως ένα ηλεκτρόδιο όπου λαμβάνουν χώρα οξειδωτικές διεργασίες. Και θυμόμαστε το μάθημα της χημείας του σχολείου, μπορείτε να απαντήσετε τι συμβαίνει στο άλλο κομμάτι; Το ηλεκτρόδιο στο οποίο λαμβάνουν χώρα οι διαδικασίες αναγωγής ονομάζεται κάθοδος. Δεν γίνεται όμως αναφορά σε ηλεκτρονικές συσκευές. Ας δούμε την αξία που έχουν οι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής για εμάς:
- Οξείδωση. Υπάρχει μια διαδικασία ανάκρουσης ενός ηλεκτρονίου από ένα σωματίδιο. Το ουδέτερο μετατρέπεται σε θετικό ιόν και το αρνητικό εξουδετερώνεται.
- Αποκατάσταση. Υπάρχει μια διαδικασία λήψης ηλεκτρονίου από ένα σωματίδιο. Ένα θετικό μετατρέπεται σε ουδέτερο ιόν και μετά σε αρνητικό όταν επαναλαμβάνεται.
- Και οι δύο διεργασίες είναι αλληλένδετες (για παράδειγμα, ο αριθμός των ηλεκτρονίων που δίνονται είναι ίσος με τον αριθμό που προστέθηκε).
Ο Faraday εισήγαγε επίσης ονόματα για τα στοιχεία που συμμετέχουν στις χημικές αντιδράσεις:
- Κατιόντα. Αυτό είναι το όνομα των θετικά φορτισμένων ιόντων που κινούνται στο διάλυμα ηλεκτρολύτη προς τον αρνητικό πόλο (κάθοδο).
- Anions. Αυτό είναι το όνομα των αρνητικά φορτισμένων ιόντων που κινούνται στο διάλυμα ηλεκτρολύτη προς τον θετικό πόλο (άνοδο).
Πώς συμβαίνουν οι χημικές αντιδράσεις;
Οξείδωση και αναγωγήοι ημι-αντιδράσεις διαχωρίζονται στο διάστημα. Η μετάβαση των ηλεκτρονίων μεταξύ της καθόδου και της ανόδου δεν πραγματοποιείται απευθείας, αλλά λόγω του αγωγού του εξωτερικού κυκλώματος, πάνω στο οποίο δημιουργείται ηλεκτρικό ρεύμα. Εδώ μπορεί κανείς να παρατηρήσει τον αμοιβαίο μετασχηματισμό ηλεκτρικών και χημικών μορφών ενέργειας. Επομένως, για να σχηματιστεί ένα εξωτερικό κύκλωμα του συστήματος από αγωγούς διαφόρων ειδών (που είναι τα ηλεκτρόδια στον ηλεκτρολύτη), είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί μέταλλο. Βλέπετε, η τάση μεταξύ της ανόδου και της καθόδου υπάρχει, καθώς και μια απόχρωση. Και αν δεν υπήρχε στοιχείο που να τους εμποδίζει να πραγματοποιήσουν άμεσα την απαραίτητη διαδικασία, τότε η αξία των πηγών χημικού ρεύματος θα ήταν πολύ χαμηλή. Και έτσι, λόγω του γεγονότος ότι η χρέωση πρέπει να περάσει από αυτό το πρόγραμμα, ο εξοπλισμός συναρμολογήθηκε και λειτουργεί.
Τι είναι τι: βήμα 1
Τώρα ας ορίσουμε τι είναι τι. Ας πάρουμε ένα γαλβανικό στοιχείο Jacobi-Daniel. Από τη μία πλευρά, αποτελείται από ένα ηλεκτρόδιο ψευδαργύρου, το οποίο είναι βυθισμένο σε διάλυμα θειικού ψευδαργύρου. Μετά έρχεται το πορώδες χώρισμα. Και στην άλλη πλευρά υπάρχει ένα ηλεκτρόδιο χαλκού, το οποίο βρίσκεται σε διάλυμα θειικού χαλκού. Είναι σε επαφή μεταξύ τους, αλλά τα χημικά χαρακτηριστικά και το διαχωριστικό δεν επιτρέπουν την ανάμειξη.
Βήμα 2: Διαδικασία
Ο ψευδάργυρος οξειδώνεται και τα ηλεκτρόνια μετακινούνται κατά μήκος του εξωτερικού κυκλώματος προς τον χαλκό. Αποδεικνύεται λοιπόν ότι το γαλβανικό στοιχείο έχει μια αρνητικά φορτισμένη άνοδο και μια θετική κάθοδο. Επιπλέον, αυτή η διαδικασία μπορεί να προχωρήσει μόνο σε περιπτώσεις όπου τα ηλεκτρόνια έχουν κάπου να «πάνε». Το θέμα είναι να πάτε κατευθείαναπό το ηλεκτρόδιο στο άλλο αποτρέπει την παρουσία "απομόνωσης".
Βήμα 3: Ηλεκτρόλυση
Ας δούμε τη διαδικασία της ηλεκτρόλυσης. Η εγκατάσταση για τη διέλευσή του είναι ένα δοχείο στο οποίο υπάρχει διάλυμα ή τήγμα ηλεκτρολύτη. Δύο ηλεκτρόδια χαμηλώνονται σε αυτό. Συνδέονται με πηγή συνεχούς ρεύματος. Η άνοδος σε αυτή την περίπτωση είναι το ηλεκτρόδιο που συνδέεται με τον θετικό πόλο. Εδώ λαμβάνει χώρα η οξείδωση. Το αρνητικά φορτισμένο ηλεκτρόδιο είναι η κάθοδος. Εδώ λαμβάνει χώρα η αντίδραση μείωσης.
Βήμα 4: Τέλος
Επομένως, κατά τη λειτουργία με αυτές τις έννοιες, πρέπει πάντα να λαμβάνεται υπόψη ότι η άνοδος δεν χρησιμοποιείται στο 100% των περιπτώσεων για να δηλώσει ένα αρνητικό ηλεκτρόδιο. Επίσης, η κάθοδος μπορεί να χάνει περιοδικά το θετικό της φορτίο. Όλα εξαρτώνται από τη διαδικασία που λαμβάνει χώρα στο ηλεκτρόδιο: αναγωγική ή οξειδωτική.
Συμπέρασμα
Έτσι είναι όλα - όχι πολύ δύσκολα, αλλά δεν μπορείς να πεις ότι είναι εύκολο. Εξετάσαμε το γαλβανικό στοιχείο, την άνοδο και την κάθοδο από την άποψη του κυκλώματος και τώρα δεν θα πρέπει να έχετε προβλήματα με τη σύνδεση των τροφοδοτικών με το χρόνο λειτουργίας. Και τέλος, πρέπει να αφήσετε κάποιες πιο πολύτιμες πληροφορίες για εσάς. Πρέπει πάντα να λαμβάνετε υπόψη τη διαφορά που έχει το δυναμικό καθόδου / δυναμικό ανόδου. Το θέμα είναι ότι το πρώτο θα είναι πάντα λίγο μεγάλο. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η απόδοση δεν λειτουργεί με δείκτη 100% και μέρος των χρεώσεων διαχέεται. Εξαιτίας αυτού μπορείτε να δείτε ότι οι μπαταρίες έχουν ένα όριο στον αριθμό των φορών που μπορούν να φορτιστούν καιαπαλλαγή.
