کسانی که درگیر الکترونیک عملی هستند باید در مورد آند و کاتد منبع تغذیه بدانند. اسمش چیه و چطوریه؟ چرا دقیقا؟ نه تنها رادیو آماتور، بلکه از نظر شیمی نیز موضوع را مورد بررسی عمیق قرار خواهد داد. رایج ترین توضیح این است که آند الکترود مثبت و کاتد منفی است. افسوس که این همیشه درست و ناقص نیست. برای اینکه بتوانید آند و کاتد را تعیین کنید باید مبنای نظری داشته باشید و بدانید چه چیزی و چگونه. بیایید در چارچوب مقاله به این موضوع نگاه کنیم.
Anode
بیایید به GOST 15596-82 بپردازیم که به منابع جریان شیمیایی می پردازد. ما به اطلاعات ارسال شده در صفحه سوم علاقه مندیم. طبق GOST، آند الکترود منفی یک منبع جریان شیمیایی است. خودشه! چرا دقیقا؟ واقعیت این است که از طریق آن است که جریان الکتریکی از مدار خارجی به خود منبع وارد می شود. همانطور که می بینید، همه چیز آنطور که در نگاه اول به نظر می رسد آسان نیست. توصیه می شود در صورتی که محتوا خیلی پیچیده به نظر می رسد تصاویر ارائه شده در مقاله را با دقت در نظر بگیرید - آنها به شما کمک می کنند بفهمید نویسنده چه چیزی را می خواهد به شما منتقل کند.
کاتد
ما به همان GOST 15596-82 روی می آوریم. الکترود مثبتمنبع جریان شیمیایی منبعی است که از آن پس از تخلیه، وارد مدار خارجی می شود. همانطور که می بینید، داده های موجود در GOST 15596-82 وضعیت را از منظر دیگری در نظر می گیرند. بنابراین، هنگام مشورت با دیگران در مورد ساخت و سازهای خاص، باید بسیار مراقب بود.
ظهور اصطلاحات
آنها توسط فارادی در ژانویه 1834 برای جلوگیری از ابهام و دستیابی به دقت بیشتر معرفی شدند. او همچنین نسخه خود را از حفظ با استفاده از مثال خورشید ارائه کرد. پس آند او طلوع خورشید است. خورشید به سمت بالا حرکت می کند (جریان وارد می شود). کاتد ورودی است. خورشید در حال غروب است (جریان در حال خاموش شدن است).
نمونه ای از لوله و دیود
ما به درک آنچه برای نشان دادن چه استفاده می شود ادامه می دهیم. فرض کنید یکی از این مصرف کنندگان انرژی را در حالت باز (در ارتباط مستقیم) داریم. بنابراین، از مدار خارجی دیود، جریان الکتریکی از طریق آند وارد عنصر می شود. اما با این توضیح با جهت الکترون ها اشتباه نگیرید. از طریق کاتد، جریان الکتریکی از عنصر استفاده شده به مدار خارجی می ریزد. وضعیتی که اکنون ایجاد شده است یادآور مواردی است که مردم به یک تصویر وارونه نگاه می کنند. اگر این عناوین پیچیده هستند، به یاد داشته باشید که فقط شیمیدانان باید آنها را به این شکل درک کنند. حالا بیایید برعکس عمل کنیم. مشاهده می شود که دیودهای نیمه هادی عملاً جریان را هدایت نمی کنند. تنها استثنای ممکن در اینجا، تجزیه معکوس عناصر است. و دیودهای الکترو وکیوم (کنوترون،لوله های رادیویی) به هیچ وجه جریان معکوس را انجام نمی دهند. لذا (مشروط) تلقی می شود که از آنها نگذرد. بنابراین، به طور رسمی، پایانه های آند و کاتد دیود وظایف خود را انجام نمی دهند.
چرا سردرگمی وجود دارد؟
به ویژه، برای تسهیل یادگیری و کاربرد عملی، تصمیم گرفته شد که عناصر دیود نام پین ها بسته به طرح سوئیچینگ آنها تغییر نکند و به پین های فیزیکی "ضمیمه" شوند. اما این در مورد باتری ها صدق نمی کند. بنابراین، برای دیودهای نیمه هادی، همه چیز به نوع هدایت کریستال بستگی دارد. در لوله های خلاء، این سوال به الکترودی گره خورده است که در محل رشته الکترون ساطع می کند. البته، در اینجا تفاوت های ظریف وجود دارد: برای مثال، ممکن است یک جریان معکوس از طریق دستگاه های نیمه هادی مانند یک سرکوب کننده و یک دیود زنر جریان یابد، اما یک ویژگی در اینجا وجود دارد که به وضوح خارج از محدوده مقاله است.
برخورد با باتری الکتریکی
این یک نمونه واقعا کلاسیک از یک منبع شیمیایی برق است که قابل تجدید است. باتری در یکی از دو حالت شارژ / دشارژ است. در هر دوی این موارد، جهت جریان الکتریکی متفاوت خواهد بود. اما توجه داشته باشید که قطبیت الکترودها تغییر نخواهد کرد. و می توانند در نقش های مختلف ایفای نقش کنند:
- در هنگام شارژ، الکترود مثبت جریان الکتریکی دریافت می کند و آند است و منفی آن را آزاد می کند و کاتد نامیده می شود.
- اگر حرکتی وجود ندارد، صحبت درباره آنها فایده ای ندارد.
- در طولتخلیه، الکترود مثبت جریان الکتریکی را آزاد می کند و کاتد است، در حالی که الکترود منفی دریافت می کند و آند نامیده می شود.
بیایید یک کلمه در مورد الکتروشیمی بگوییم
در اینجا از تعاریف کمی متفاوت استفاده شده است. بنابراین، آند به عنوان یک الکترود در نظر گرفته می شود که در آن فرآیندهای اکسیداتیو انجام می شود. و با یادآوری درس شیمی مدرسه می توانید پاسخ دهید که در قسمت دیگر چه خبر است؟ الکترودی که فرآیندهای کاهش روی آن انجام می شود کاتد نامیده می شود. اما هیچ اشاره ای به وسایل الکترونیکی نشده است. بیایید به ارزش واکنش های ردوکس برای ما نگاه کنیم:
- اکسیداسیون. یک فرآیند پس زدن الکترون توسط یک ذره وجود دارد. خنثی به یون مثبت تبدیل می شود و منفی خنثی می شود.
- ترمیم. فرآیند به دست آوردن الکترون توسط یک ذره وجود دارد. مثبت به یک یون خنثی تبدیل می شود و پس از تکرار به یون منفی تبدیل می شود.
- هر دو فرآیند به هم مرتبط هستند (برای مثال، تعداد الکترون هایی که داده می شوند برابر است با تعداد اضافه شده آنها).
فارادی همچنین نام هایی را برای عناصری که در واکنش های شیمیایی شرکت می کنند معرفی کرد:
- کاتیونها. این نام یون هایی با بار مثبت است که در محلول الکترولیت به سمت قطب منفی (کاتد) حرکت می کنند.
- آنیون. این نام یون هایی با بار منفی است که در محلول الکترولیت به سمت قطب مثبت (آند) حرکت می کنند.
واکنش های شیمیایی چگونه اتفاق می افتد؟
اکسیداسیون و احیانیمه واکنش ها در فضا از هم جدا می شوند. انتقال الکترون ها بین کاتد و آند به طور مستقیم انجام نمی شود، بلکه به دلیل هادی مدار خارجی است که بر روی آن جریان الکتریکی ایجاد می شود. در اینجا می توان دگرگونی متقابل اشکال الکتریکی و شیمیایی انرژی را مشاهده کرد. بنابراین، برای تشکیل یک مدار خارجی سیستم از هادی های مختلف (که الکترودهای موجود در الکترولیت هستند)، باید از فلز استفاده کرد. ببینید، ولتاژ بین آند و کاتد و همچنین یک تفاوت ظریف وجود دارد. و اگر هیچ عنصری وجود نداشت که آنها را از انجام مستقیم فرآیند لازم باز دارد، ارزش منابع جریان شیمیایی بسیار کم خواهد بود. و بنابراین، با توجه به این واقعیت که شارژ باید از آن طرح عبور کند، تجهیزات مونتاژ شده و کار می کنند.
چیست چیست: مرحله 1
حالا بیایید تعریف کنیم چه چیزی چیست. بیایید یک سلول گالوانیکی Jacobi-Daniel را در نظر بگیریم. از یک طرف، از یک الکترود روی تشکیل شده است که در محلول سولفات روی غوطه ور است. سپس پارتیشن متخلخل می آید. و در طرف دیگر یک الکترود مس وجود دارد که در محلول سولفات مس قرار دارد. آنها در تماس با یکدیگر هستند، اما ویژگی های شیمیایی و پارتیشن اجازه اختلاط را نمی دهد.
مرحله 2: فرآیند
روی اکسید می شود و الکترون ها در طول مدار خارجی به سمت مس حرکت می کنند. بنابراین معلوم می شود که سلول گالوانیکی دارای یک آند با بار منفی و یک کاتد مثبت است. علاوه بر این، این فرآیند فقط در مواردی می تواند ادامه یابد که الکترون ها جایی برای "رفتن" داشته باشند. نکته این است که مستقیم برویداز الکترود به الکترود دیگر از وجود "انزوا" جلوگیری می کند.
مرحله 3: الکترولیز
بیایید به روند الکترولیز نگاه کنیم. نصب برای عبور آن ظرفی است که در آن محلول یا مذاب الکترولیت وجود دارد. دو الکترود در آن پایین می آید. آنها به یک منبع جریان مستقیم متصل می شوند. آند در این حالت الکترودی است که به قطب مثبت متصل است. اینجاست که اکسیداسیون اتفاق می افتد. الکترود با بار منفی کاتد است. اینجاست که واکنش کاهش انجام می‌شود.
مرحله 4: سرانجام
بنابراین، هنگام کار با این مفاهیم، همیشه باید در نظر گرفت که آند در 100٪ موارد برای نشان دادن الکترود منفی استفاده نمی شود. همچنین، کاتد می تواند به صورت دوره ای بار مثبت خود را از دست بدهد. همه چیز بستگی به فرآیندی دارد که روی الکترود در حال انجام است: احیا کننده یا اکسیداتیو.
نتیجه گیری
همه چیز اینگونه است - خیلی سخت نیست، اما نمی توان گفت که آسان است. سلول گالوانیکی، آند و کاتد را از نظر مدار بررسی کردیم و اکنون در اتصال پاورها با زمان کارکرد مشکلی نداشته باشید. و در نهایت، شما باید اطلاعات ارزشمندتری را برای خود بگذارید. شما همیشه باید تفاوت پتانسیل کاتد / پتانسیل آند را در نظر بگیرید. نکته این است که اولین مورد همیشه کمی بزرگ خواهد بود. این به این دلیل است که راندمان با نشانگر 100٪ کار نمی کند و بخشی از شارژها از بین می رود. به همین دلیل است که می توانید ببینید که باتری ها محدودیتی در تعداد دفعات شارژ وترشح.
