Z čeho se skládají katody a anody? Katoda a anoda v teorii a praxi

(starověké řecké ἄνοδος – pohyb vzhůru) – elektroda nějakého zařízení, připojená ke kladnému pólu zdroje energie. Elektrický potenciál anody je kladný ve vztahu k potenciálu katody (s výjimkou galvanických článků).
zdroj neuveden 1317 dní
]

Čtěte také: Jak vytvořit a nainstalovat počítadlo Yandex.Metrica na web? Podrobné pokyny a základní nastavení

Koncepce katody a anody

V elektrotechnice se svorka připojená ke kladné svorce napájecího zdroje (PS) nazývá anoda (A). Elektroda připojená k záporné svorce IP je katoda (K). V překladu z řečtiny znamená anoda „vzestupný, vzestupný pohyb“ a katoda znamená „sestupný, sestupný pohyb“. Tato jména lze nalézt v takových částech fyziky a chemie jako:

• galvanické napájecí zdroje;
• elektrolýza a galvanické pokovování;
• polovodiče a vakuová elektronika.

Tyto termíny navíc označují vývody prvků na obvodech a znaky jejich náboje.

Označení v elektrochemii a neželezné metalurgii

Co je dioda – princip činnosti a zařízení

Pojem anod v elektrolytických procesech platí pro kladně nabité elektrody. Elektrolýza, kterou se izolují nebo čistí různé chemické prvky, je účinek elektrického proudu na elektrolyt. Elektrolyty jsou roztoky solí nebo kyselin. Další elektrodou zapojenou do této reakce je katoda.

Varování! Na záporně nabité katodě (K) dochází k redukční reakci a na anodě (A) probíhá oxidační proces. V tomto případě může být „A“ částečně zničeno a účastní se čištění kovů od nežádoucích přísad.

V metalurgickém průmyslu se anody používají při nanášení ochranných vrstev na výrobek elektrochemickou metodou (pokovování) nebo elektrorafinací. Elektrické čištění umožňuje rozpustit hrubý kov (s nečistotami) na „A“ a uložit jej na „K“ v čisté formě.

Řada běžně používaných anod – vyrobeno z kovů:

• zinek;
• měď;
• nikl;
• kadmium;
• olovo (slitina olova a antimonu);
• stříbro;
• zlato;
• platina.

Niklování, zinkování a další nanášení ochranných nebo esteticky žádaných povlaků na výrobky se provádí převážně z obecných kovů.

Pomocí „A“ z drahých kovů se zvyšuje elektrická vodivost součástí elektrotechnických výrobků a na šperky se nanášejí vrstvy drahých kovů.

Pro vaši informaci. Čistý kov nanesený na katodě se také nazývá „katoda“. Například čistá měď získaná tímto způsobem se nazývá „měděná katoda“. Pak se z něj vyrábí měděná fólie, drát a další věci.

Anoda a katoda ve vakuových elektronických zařízeních

Katoda – definice a praktické aplikace

Elektronka je nejjednodušší vakuové zařízení. Skládá se z následujících částí:

Tyto tři prvky tvoří vakuovou diodu. Má válcové „K“, uvnitř kterého je vlákno. Zahřívá „K“, aby se zvýšila termionická emise. V takových zařízeních elektrony opouštějí „K“ a cestují do „A“ ve vakuu, čímž vytvářejí elektrický proud. Anoda je elektroda výbojky s kladným potenciálem. Vyrábí se ve formě krabice obklopující pletivo a „K“. Může být vyroben z molybdenu, tantalu, grafitu, niklu. Jeho provedení je různé, někdy má žebra pro odvod tepla.

Mřížka je prvek umístěný uprostřed, který řídí tok částic. Nejčastěji se vyrábí ve formě spirálového ovinutí kolem katody.

Čtěte také: Elektroměr s dálkovým odečtem

Důležité! Čím větší je povrch katody a čím je teplejší, tím více proudu protéká lampou.

„A“ a „K“ pro vakuovou diodu

V elektronice

Elektrody nebo nohy polovodičových a vakuových elektronických zařízení se také často nazývají anoda a katoda. Uvažujme konvenční grafické označení polovodičové diody ve schématu:

Jak vidíme, anoda diody je spojena s kladem baterie. Říká se tomu ze stejného důvodu – do této svorky diody v každém případě proudí proud. Na skutečném prvku je na katodě označení ve formě pruhu nebo tečky.

LED je podobná. U 5mm LED jsou vnitřky viditelné skrz žárovku. Větší polovina je katoda.

Stejná je situace i u tyristoru, přiřazení svorek a „unipolární“ použití těchto tříramenných součástek z něj činí řízenou diodu:

U vakuové diody je anoda také připojena ke kladnému pólu a katoda k zápornému pólu, jak je znázorněno na obrázku níže. I když při použití zpětného napětí se názvy těchto prvků nezmění, navzdory toku elektrického proudu v opačném směru, i když nevýznamném.

Jiná situace je u pasivních prvků, jako jsou kondenzátory a rezistory. Rezistor nemá samostatnou katodu a anodu, proud v něm může protékat libovolným směrem. Jeho závěry můžete pojmenovat v závislosti na situaci a příslušném okruhu. Konvenční nepolární kondenzátory dělají totéž. Méně často je takové oddělení podle jmen kontaktů pozorováno u elektrolytických kondenzátorů.

Anoda a katoda v polovodičových součástkách

Jak zkontrolovat zenerovu diodu pomocí multimetru

Čtěte také: Co je systém ASKUE? Vysvětlení pojmu, principu fungování a účelu systému ASKUE

Polovodičové prvky vedou elektřinu určitým směrem. Pokud vezmeme v úvahu polovodičovou diodu, pak se její elektrody také nazývají „katoda“ a „anoda“. Když je na ni aplikováno stejnosměrné napětí: kladný náboj na anodě, dioda je otevřená. Pokud ke katodě přijde kladný potenciál, dioda se uzavře. Taková dioda má pn přechod mezi těmito dvěma oblastmi a je náročná na aplikovanou polaritu. Výstup prvku z p-oblasti se nazývá „A“, z n-oblasti – „K“.

Pochopení elektrické baterie

Toto je skutečně klasický příklad chemického zdroje elektrického proudu, který je obnovitelný. Baterie se nachází v jednom ze dvou režimů: nabíjení/vybíjení. V obou těchto případech bude směr elektrického proudu odlišný. Všimněte si však, že polarita elektrod se nezmění. A mohou fungovat v různých rolích:

1. Během nabíjení kladná elektroda přijímá elektrický proud a nazývá se anoda, a záporná elektroda ho uvolňuje a nazývá se katoda.
2. Pokud se nic nehýbe, nemá smysl o nich mluvit.
3. Během vybíjení kladná elektroda uvolňuje elektrický proud a nazývá se katoda, a záporná elektroda jej přijímá a nazývá se anoda.

Anoda a katoda znamení

Které znamení je označeno „K“, které „A“, závisí na tom, jaký postup a v jaké oblasti se uvažuje. V elektrochemii existují dvě zařízení, která mají různé symboly: elektrolyzér a galvanický článek.

Během elektrolýzy (redoxní chemická interakce pod vlivem vnějšího IP) mínus „-“ označuje katodu. Právě na něm dochází k redukci kovů v důsledku přebytku elektronů. Plus „+“ zase označuje anodu (kladnou elektrodu), kde dochází k oxidaci kovů v důsledku nedostatku záporně nabitých částic.

Známky nábojů při elektrolýze

V galvanickém článku probíhá oxidace bez vnějšího vlivu elektřiny. Vezmeme-li jako příklad měděno-zinkovou baterii, na anodě se hromadí velké množství elektronů (minus). Při pohybu po vnějším řetězci se podílejí na redukci mědi. To znamená, že v tomto případě bude kladnou elektrodou katoda.

Varování! U galvanických článků je plus katoda, mínus anoda. U elektrolyzérů je to naopak – anoda je považována za plus a katoda za mínus.

Nabíjecí značky pro galvanickou baterii

U polovodičových součástek je znaménko i pojem jasně přiřazen ke kolíkům součásti. Anoda je „plus“, katoda je „mínus“ diody.

Proč je tam zmatek?

Vše se děje proto, že neexistuje jasná souvislost mezi mínus a plus se složkami nazývanými „K“ a „A“. Michael Faraday také přišel s jednoduchým pravidlem značení polarity pro tento pár elektrod. Co je to anoda, podle jeho vysvětlení? Když si vědec zapamatoval definici, navrhl nakreslit analogii se Sluncem. Kde proud vstupuje (stoupá) je anoda, kde proud odchází (západ slunce) je katoda. U baterií se polarita na anodě a katodě mění v závislosti na tom, zda funguje jako galvanický článek (při vybíjení) nebo jako elektrolyzér (při nabíjení).

Stejnosměrné svařování také nejednoznačně určuje „A“ a „K“ při zapálení oblouku s přímou nebo obrácenou polaritou.

Značky „A“ a „K“ pro stejnosměrné svařování

Funkce ovládání

Je známo, že jakákoliv polovodičová dioda, když je na ni přivedeno stejnosměrné nebo střídavé napětí, prochází proud pouze v jednom směru. Pokud je znovu zapnuto, nepoteče žádný stejnosměrný proud, protože přechod np bude vychýlen v nevodivém směru. Obrázek ukazuje, že mínus polovodiče je umístěn na straně jeho katody a plus je umístěn na opačném konci.

Efekt jednosměrného vedení lze zvláště jasně potvrdit na příkladu polovodičových produktů zvaných LED, které fungují pouze tehdy, jsou-li správně zapnuty.

V praxi často dochází k situacím, kdy na těle výrobku nejsou žádné zjevné znaky, které vám umožní okamžitě zjistit, kde má který pól. Proto je důležité znát speciální znaky, podle kterých se můžete naučit mezi nimi rozlišovat.

Jak určit anodu a katodu

Co je to katoda a anoda, je objasněno v konkrétních okamžicích: při určování vývodů polovodičových prvků nebo při identifikaci elektrod v elektrochemických procesech.

Polovodičová dioda vyžaduje poziční umístění v elektrických obvodech. Pro správné připojení je nutné identifikovat kolíky. To lze provést podle následujících kritérií:

• označení aplikovaná na tělo prvku;
• délka vedení části;
• hodnoty testeru při měření v režimu ohmmetru nebo při kontrole diod;
• pomocí zdroje proudu se známou polaritou.

Označení polovodičů tohoto typu lze provést aplikací grafického označení diody na pouzdro. Potom mínus (K) je výstup ze strany svislé čáry, do které spočívá obrys šipky. Diodová noha, ze které vychází šipka, je plus (A). Takto je graficky znázorněn dopředný směr proudu – od „A“ do „K“.

Dalším způsobem, jak označit anodu diodového prvku, může být jedna nebo dvě barevné tečky nebo dvojice úzkých kroužků aplikovaných na tělo. Existují konstrukčně řešené diody, u kterých je negativní (katodový) vývod označen širokým stříbrným kroužkem. Jako takový příklad slouží dioda 2A546A-5 (DM).

Příklady označovacích diod

Polaritu vývodů může naznačovat i délka LED nohou, které nebyly nikdy připájeny do desek. U LED diod je dlouhá větev kladná elektroda a krátká větev je záporná. Kromě toho může jako vodítko sloužit tvar těla (okraj kruhu).

Polarita vývodů LED diod

Při použití multimetru k určení polarity kontaktních svorek polovodiče jej připojte v režimu testování diod. Pokud se na displeji objeví čísla, znamená to, že dioda je zapojena v propustném směru. V tomto případě je červená sonda připojena k anodě „+“, černá je připojena ke katodě „-“.

Pokud nemáte po ruce tester, můžete určit názvy svorek diod sestavením sériového obvodu z baterie, žárovky a diody. Při přímém zapnutí se žárovka rozsvítí, což znamená, že baterie jsou na anodě plus a na druhé elektrodě podobně mínus.

Čtěte také: Základní a instalační schémata osvětlení v bytě a domě

Informace. Elektrody LED lze identifikovat pomocí zdroje konstantního napětí se známou polaritou a odporu omezujícího proud zapojeného do série. Záře prvku bude indikovat přímé sepnutí. Pro tento účel můžete vzít 2032V baterii RG3 a odpor 1 kOhm.

Rozsvícení LED přes omezovací rezistor

Pokud jde o polovodiče, vždy existuje přísná shoda názvů. V ostatních případech pomůže správné určení probíhajících elektrochemických reakcí k jasné orientaci v identifikaci elektrod.

Metody pro detekci polarity

Určení polarity LED podle vzhledu

Existuje několik hlavních metod, jak zjistit, kde je v LED diodě kladný a kde záporný pól. Nejjednodušší metodou je vizuální kontrola prvku a určení polarity podle vzhledu.

U nových LED prvků je charakteristickým znakem délka nožiček. Anoda (plus) bude vždy delší než katoda (mínus). Pro připomenutí mistrovi – první písmeno „K“ ze slova „katoda“ znamená „krátká“. Můžete také vizuálně zhodnotit baňku žárovky. Pokud je jasně viditelná, mistr uvidí tzv. „misku“. V ní je krystal. To je katoda.

Za pozornost stojí také okraj LED diody. Mnoho výrobců dává přednost speciálnímu označení naproti katodě. Může vypadat jako zářez (riziko), malý řez nebo tečka. Je těžké je nevidět.

Novou variantou značení LED diod jsou symboly „+“ a „-“ na patici. Tímto způsobem výrobce usnadňuje práci mistrovi a pomáhá určit polaritu. Někdy je možné značení zelenou čarou naproti plusu.

Pomocí multimetru

Určení polarity LED pomocí multimetru

Pokud nemůžete vizuálně určit LED diodu – anodu/katodovou – můžete použít speciální vybavení. Jedná se o multimetr. Celý testovací postup nezabere déle než minutu. Funguje následovně:

• Přístroj je nastaven do režimu měření odporu.
• Sondy multimetru se pečlivě připojí k nožičkám LED žárovky. Předpokládaný plus pól se připojí k červenému vodiči. Mínus pól se připojí k černému vodiči. Kontakt se provede krátkodobě.
• Pokud jsou kontakty správně nainstalovány, zařízení ukáže odpor blízký 1,7 kOhm. Pokud jsou zapojení nesprávná, nic se nestane.

Multimetr lze také použít v režimu testování diod. Zde, pokud je polarita správná, žárovka svítí. Toto doporučení funguje obzvláště dobře se zelenými a červenými diodami. Bílé a modré diody vyžadují napětí vyšší než 3 V, takže i při správném zapojení se nemusí rozsvítit.

Pro kontrolu prvků těchto barev pomocí multimetru můžete použít režim určení charakteristik tranzistoru. Je k dispozici na všech moderních modelech zařízení. Zde postupujte následovně:

• Nastavte požadovaný režim.
• Žárovka se svými nožičkami zasouvá do speciálních slotů C (kolektor) a E (emitor). Ty jsou určeny pro tranzistor ve spodní části zařízení.

Pokud je mínusový pól LED diody připojen ke kolektoru, žárovka bude svítit.

Způsob napájení

Určení polarity LED diody přivedením napětí

K určení polarity LED diody můžete použít zdroje napětí (baterii). Nejlepší je však použít laboratorní zdroj s plynulou regulací napětí a také stejnosměrný voltmetr.

Chovají se takto:

• LED žárovka je připojena ke zdroji napájení a napětí se pomalu zvyšuje.
• Pokud je polarita prvku správná, LED dioda bude svítit barvou.
• Pokud se žárovka stále nerozsvítí, když je dosaženo 3-4 V, je plus a mínus nesprávně zapojen.

Když se žárovka rozsvítí, není třeba dále zvyšovat napětí. Prvek se při takových experimentech jednoduše spálí..

Pokud technik nemá zdroj napájení ani baterii 5-12 V, lze zapojit několik prvků 1,5 V sériově. Zde se bude hodit baterie z mobilního telefonu nebo auta. Je však třeba si uvědomit: při zapojování LED prvků k výkonným zařízením se doporučuje paralelně použít odpor omezující proud.

Určení polarity pomocí technické dokumentace

Pokud je LED žárovka nově zakoupena, bude k ní přiložena technická dokumentace od výrobce. Zde jsou základní údaje o žárovkách:

• hmotnost;
• Rozložení pinů LED;
• rozměry;
• Elektrické parametry:
• někdy rozložení pinů (schéma zapojení).

Při nákupu prvků v maloobchodě můžete požádat prodejce, aby vám umožnil přečíst si informace, abyste doma netrpěli a nehledali, kde jsou na LED diodách plus a mínus. Odpovídající závěr se vyvozuje na základě dokumentů.