Katoda i anoda su dvije komponente jednog procesa: protok električne struje. Svi materijali se mogu podijeliti u dvije vrste - to su vodiči, u čijoj strukturi postoji veliki višak slobodnih elektrona, i dielektrici (u njima praktički nema slobodnih elektrona).
Koncept električne struje
Električna struja je uredno kretanje nabijenih elementarnih čestica u strukturi tvari pod utjecajem elektromagnetskog napona. Ako se na vodič primijeni konstantni napon, tada će se slobodni elektroni koji imaju negativan naboj početi kretati u urednom smjeru prema anodi (pozitivno nabijena elektroda) od katode (negativno nabijena elektroda). Struja će, odnosno, teći u suprotnom smjeru. A katoda i anoda su dvije elektrode, između kojih je nastao pad (razlika) elektromagnetskog napona.
Provodniki i dielektrici
Vodiči i dielektrici mogu biti čvrste, tekuće i plinovite tvari. To nije važno za protok električne struje. Uz produljenu primjenuelektromagnetskog napona na materijal, višak elektrona će nastati na katodi, a nedostatak na anodi. Ako se napon primjenjuje dovoljno dugo, tada će vezani elektroni zajedno s atomima pobjeći iz strukture materijala od kojeg je izrađena anoda, a sam materijal će početi kemijski reagirati s kemijski aktivnim tvarima iz okoline. Taj se proces naziva elektroliza.
Elektroliza
Katoda i anoda u elektrokemiji su dva pola konstantnog elektromagnetskog napona koji se primjenjuje na otopine soli ili taline. Kada struja nastane iz viška elektrona, anoda se počinje raspadati, t.j. sami pozitivno nabijeni atomi tvari će pasti u fiziološku otopinu (okolina) i biti prebačeni na katodu, gdje će se taložiti u pročišćenom obliku. Taj se proces naziva galvanski. Uz pomoć galvanizacije razni proizvodi se premazuju tankim slojem cinka, bakra, zlata, srebra i drugih metala.
Što je katoda i koji su zadaci koje obavlja u elektrolizi? To se može razumjeti na sljedeći način: ako napravite anodu od bronce ili kositra, onda na katodi dobijete tiskanu ploču obloženu tankim slojem bakra ili kositra (koja se koristi u elektronskoj industriji). Pozlaćeni nakit, bakreni pa čak i pozlaćeni aluminijski vrhovi za elektrotehniku dobivaju se na isti način kako bi se povećala električna vodljivost.
Odgovori na pitanja o tome što su anoda i katoda očiti su u elektrolizi: anoda kao rezultat curenjaistosmjerna struja kroz salamuri se uništava, a katoda preuzima materijal anode. Čak je i takav izraz nastao u okruženju galvanizacije - "eloksiranje katode". Ne nosi fizičko značenje, ali savršeno prikazuje stvarnu bit problema.
Poluvodiči
Poluvodiči su materijali koji nemaju slobodne elektrone u strukturi, a atomski ne ostaju dobro na mjestu. Ako se takav materijal u tekućem ili plinovitom stanju stavi u magnetsko polje, a zatim pusti da se skrući, tada će se dobiti električno strukturirani poluvodič, koji će propuštati struju samo u jednom smjeru.
Diode su izrađene od ovog materijala korištenjem gore navedenih svojstava. Dvije su vrste:
a) s "p-n-p" vodljivošću;
b) s "n-p-n" vodljivošću.
U praksi ova suptilnost strukture diode nije bitna. Važno je ispravno spojiti diodu u električni krug. Gdje je anoda, gdje je katoda - pitanje koje mnoge zbunjuje. Na diodi postoje posebne oznake: ili A i K, ili + i -. Postoje samo dva načina za spajanje diode na DC električni krug. U jednom slučaju radna dioda će provoditi struju, au drugom ne. Stoga je potrebno uzeti uređaj na kojem se pouzdano zna gdje je katoda, a gdje anoda i spojiti ga na diodu. Ako uređaj pokazuje prisutnost struje, dioda je ispravno spojena. To znači da su se katoda uređaja i katoda diode, kao i anoda uređaja i anoda diode, poklopile. U suprotnom, morate zamijeniti veze.
1. Ako diodane propušta struju u oba smjera, tada je izgorjela i ne može se popraviti.
2. Ako, naprotiv, promaši, onda je slomljen. Treba ga baciti.
Diode provjeravaju testeri i sonde. Kod dioda, katoda i anoda su čvrsto vezane za svoj materijalni dizajn, za razliku od galvanskih izvora energije (akumulatori, baterije, itd.).
Katoda u poluvodičkim elementima (diodama) električnog kruga je elektroda (noga), iz koje izlazi pozitivni (+) potencijal. Kroz krug je spojen na negativni potencijal napajanja. To znači da struja izravno u poluvodiču diode teče u smjeru od anode do katode. Na električnim dijagramima ovaj je proces simbolički označen kao takav.
Ako je dioda s jednom nogom (elektrodom) spojena na izmjenični napon, tada ćemo na drugoj elektrodi dobiti pozitivan ili negativan polu-sinusni val. Ako spojite dvije diode u most, tada ćemo promatrati ispravljenu električnu gotovo konstantnu struju.
Galvanski izvori istosmjerne struje - akumulatori (baterije)
Katoda i anoda u ovim proizvodima mijenjaju mjesta ovisno o smjeru toka električne struje, jer u jednom slučaju na njih ne dolazi napon, a sami služe kao izvori istosmjerne struje uslijed kemijske reakcije. Ovdje će anoda biti negativna elektroda, a katoda pozitivna elektroda. U drugom slučaju, uobičajeni proces elektrolize odvija se u bateriji.
Kadabaterija je ispražnjena i kemijska reakcija koja je služila kao izvor električne struje je prestala, mora se napuniti pomoću vanjskog izvora napajanja. Tako započinjemo proces elektrolize, t.j. vraćanje izvornih svojstava galvanske baterije. Negativni naboj mora se primijeniti na katodu baterije, a pozitivan na anodu, tada će se baterija napuniti.
Dakle, odgovor na pitanje kako odrediti katodu i anodu u galvanskoj ćeliji ovisi o tome da li se puni ili služi kao izvor električne struje.
Zaključak
Kao zbroj svega navedenog, katoda je elektroda na kojoj se pojavljuje višak elektrona, a anoda je elektroda na kojoj se pojavljuje manjak elektrona. Ali plus ili minus na određenoj elektrodi elementa električnog kruga određen je smjerom toka električne struje.
