Анод катод где плюс где минус

Как определить анод и катод

Классические термины из физики и химии часто встречаются в инструкциях к использованию современных приборов. Необходимо точно знать, что такое определение под собой подразумевает и как его применять к тем или иным конструкциям и явлениям.

Что такое анод и катод

Потребитель сталкивается с понятиями анод и катод при зарядке и разрядке аккумулятора, зарядке и обслуживании батареи.

Понять разницу между катодом, анодом, положительным и отрицательным зарядом проще всего, вспомнив некоторые положения из электрохимии.

• Гальванические элементы – электрический ток производится благодаря текущей химической реакции. Именно на этом принципе работают батарейки и аккумуляторы. Поэтому их называют химическими источниками тока.
• Электролиз – химическая реакция, которая протекает за счет включения в систему источника электроэнергии.

В обоих случаях один из электродов несет более высокий потенциал. Этот электрод считается положительным. Электрод с более низким потенциалом и необязательно отрицательным, будет носить название отрицательный. Ток, соответственно, течет от носителя более высокого потенциала к носителю более низкого потенциала.

По определению анодом выступает электрод, на котором протекает окислительная реакция. Это означает, что электрод служит источником электронов. В химии его же нередко именуют восстановителем.

Катод

Под катодом подразумевают электрод, на котором протекает реакция восстановления. Здесь электрод забирает электроны и называется окислителем.

Принимая, что ток является движением положительно заряженных частиц, а не отрицательных, получается, что ток в растворе идет от катода к аноду. В цепи, соединяющей элементы гальванической пары, электроны идут от минуса к плюсу и с этой точки зрения катод является плюсом, а анод – минусом.

Противоречие кажущееся, ведь направление тока определяется движением положительных частиц, хотя фактически в металлической цепи его обеспечивает движение электронов.

Как определить анод и катод

Если с батарейкой все довольно просто (полюс и минус не меняются местами), то с зарядкой аккумулятора дело обстоит сложнее.

Во время зарядки разность между большим и меньшим потенциалом увеличивается, то есть потенциал положительного электрода становится выше, чем его же потенциал в покое – накапливается заряд, а потенциал отрицательного электрода становится меньше, чем он же в состоянии покоя. Отсюда вытекает, что положительный электрод выступает анодом, а отрицательный – катодом.

При использовании устройства потенциал положительного электрода (анода) всегда остается больше, чем потенциал отрицательного (катода). Но во время цикла разрядки/зарядки роль электрода меняется: при разрядке положительным становится катод, отрицательным – анод. Во время зарядки положительным выступает анод, отрицательным – катод.

Если речь идет о растворах и электрофизических реакциях в них, проще запомнить, что катионы – всегда частицы с положительным зарядом, а значит двигаются к минусу. Анионы – частицы всегда с отрицательным зарядом и двигаются к плюсу.

Катод и анод — где "плюс" и "минус"

Все время знал что на электроде «+» на аноде, а «-» на катоде. а тут почитал новости про акумуляторы и запутался или они путают у них наоборот.

• 35401 просмотр

Есть такая нестыковка.

Анод (др.-греч. ἄνοδος – движение вверх) – электрод некоторого прибора, присоединённый к положительному полюсу источника питания.

Катод (от греч. κάθοδος – ход вниз; нисхождение) – электрод некоторого прибора, присоединённый к отрицательному полюсу источника тока.

В технике:
Электрод полупроводникового прибора (диода, тиристора), подключенный к отрицательному полюсу источника тока, когда прибор открыт (то есть имеет маленькое сопротивление), называют катодом, подключённый к положительному полюсу – анодом.

В электрохимии:
Катод – электрод, на котором происходят реакции восстановления, анод – электрод, на котором происходят окислительно-восстановительные реакции (окисление).

Точнее описано в ГОСТ Р МЭК 60050-482-2011 Источники тока химические. Термины и определения

Анод ХИТ – электрод ХИТ, на котором обычно происходит реакция окисления.

Примечание — Анод – отрицательный электрод во время разряда и положительный во время заряда.

Катод ХИТ – электрод ХИТ, на котором обычно происходит реакция восстановления.

Примечание — Катод – положительный электрод во время разряда и отрицательный во время заряда.

А поскольку одна из главных характеристик аккумулятора (ХИТ) – разрядная емкость, то и маркируются борны (токоотводы) по разряду:
«+» – катод
«–» – анод

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!

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.