الكاثود والأنود - الوحدة وصراع الأضداد

الكاثود والأنود جزءان من جزء واحدالعملية: تدفق التيار الكهربائي. يمكن تقسيم جميع المواد إلى نوعين - هذه موصلات ، يوجد في هيكلها فائض كبير من الإلكترونات الحرة ، وعوازل كهربائية (لا يوجد عملياً إلكترونات حرة فيها).

مفهوم التيار الكهربائي

التيار الكهربائي هو حركة منظمةالجسيمات الأولية المشحونة في بنية المادة تحت تأثير الجهد الكهرومغناطيسي. إذا قمت بتطبيق جهد ثابت على الموصل ، فستبدأ الإلكترونات الحرة ذات الشحنة السالبة في التحرك بشكل منظم باتجاه القطب الموجب (القطب الموجب الشحنة) من الكاثود (القطب السالب الشحنة). التيار ، على التوالي ، سوف يتدفق في الاتجاه المعاكس. والقطب السالب والأنود هما قطبان ، يتشكل بينهما اختلاف (فرق) في الجهد الكهرومغناطيسي.

الموصلات والعوازل

يمكن أن تكون الموصلات والعوازل صلبةالمواد السائلة والغازية. هذا ليس مهمًا على الإطلاق لتدفق التيار الكهربائي. مع التطبيق المطول للجهد الكهرومغناطيسي على المادة ، سيتشكل فائض من الإلكترونات عند الكاثود ، ونقص الإلكترونات عند القطب الموجب. إذا تم تطبيق الجهد لفترة كافية ، فسيتم سحب الإلكترونات المرتبطة مع الذرات من بنية المادة التي يتكون منها القطب الموجب ، وستبدأ المادة نفسها في الدخول في تفاعل كيميائي مع المواد الفعالة كيميائيًا من البيئة. هذه العملية تسمى التحليل الكهربائي.

التحليل الكهربائي

الكاثود والأنود في الكيمياء الكهربائية اثنانأقطاب ذات جهد كهرومغناطيسي ثابت مطبقة على المحاليل الملحية أو تذوب. عندما ينشأ تيار من فائض الإلكترونات ، يبدأ الأنود في الانهيار ، أي سوف تدخل الذرات الموجبة الشحنة للمادة نفسها في المحلول الملحي (البيئة) ويتم نقلها إلى الكاثود ، حيث تستقر في شكل نقي. هذه العملية تسمى الطلاء الكهربائي. يتم طلاء المنتجات المختلفة بطبقة رقيقة من الزنك والنحاس والذهب والفضة والمعادن الأخرى باستخدام الطلاء الكهربائي.

ما هو الكاثود وما هي المهام التي عليهينفذ في التحليل الكهربائي؟ يمكن فهم ذلك عند تنفيذ الإجراءات التالية: إذا قمت بعمل أنود من البرونز أو القصدير ، فستحصل على لوحة دوائر مطبوعة مغطاة بطبقة رقيقة من النحاس أو القصدير (المستخدمة في صناعة الإلكترونيات) على الكاثود. وبنفس الطريقة ، يتم الحصول على مجوهرات مطلية بالذهب ونصائح من الألمنيوم المطلي بالنحاس وحتى مطلية بالذهب للهندسة الكهربائية من أجل زيادة التوصيل الكهربائي.

إجابات على الأسئلة حول ماهية الأنود والكاثود ،من الواضح أثناء التحليل الكهربائي: أن الأنود يتلف نتيجة لتدفق التيار المباشر عبر المحلول الملحي ، ويتولى الكاثود مادة الأنود. حتى هذا المصطلح نشأ في بيئة الطلاء الكهربائي - "أنودة الكاثود". ليس لها معنى مادي ، لكنها تعكس الجوهر الفعلي للقضية بشكل مثالي.

أشباه الموصلات

أشباه الموصلات هي المواد التيالتي لا تحتوي على إلكترونات حرة في التركيب ، والإلكترونات الذرية لا تثبت جيدًا في أماكنها. إذا تم وضع مثل هذه المادة في حالة سائلة أو غازية في مجال مغناطيسي ، ثم سمح لها بالتصلب ، فسيتم الحصول على أشباه موصلات ذات هيكل كهربائي ، والتي ستمرر التيار في اتجاه واحد فقط.

الثنائيات مصنوعة من هذه المادة باستخدام الخاصية المذكورة أعلاه. هم من نوعين:

أ) الموصلية "p-n-p" ؛

ب) مع الموصلية "n-p-n".

في الممارسة العملية ، هذه الدقة في بنية الصمام الثنائيلا يهم. من المهم توصيل الصمام الثنائي بالدائرة الكهربائية بشكل صحيح. أين هو الأنود ، وأين هو الكاثود - سؤال يحير الكثير من الناس. يحتوي الصمام الثنائي على تسميات خاصة: إما A و K أو + و -. هناك طريقتان فقط لتوصيل الصمام الثنائي بدائرة كهربائية DC. في إحدى الحالات ، سيجري الصمام الثنائي العامل التيار ، وفي الحالة الأخرى لن يقوم بذلك. لذلك ، من الضروري أخذ جهاز يُعرف عليه مسبقًا مكان وجود الكاثود وأين يوجد الأنود ، وتوصيله بالصمام الثنائي. إذا كان الجهاز يشير إلى وجود التيار ، فإن الصمام الثنائي متصل بشكل صحيح. هذا يعني أن كاثود الجهاز وكاثود الصمام الثنائي ، بالإضافة إلى أنود الجهاز وأنود الصمام الثنائي ، تزامن. خلاف ذلك ، تحتاج إلى تبديل الاتصالات.

1. إذا كان الصمام الثنائي لا يمرر التيار في كلا الاتجاهين ، فإنه يحترق ولا يمكن إصلاحه.

2. إذا أخطأ ، على العكس من ذلك ، فإنه ينكسر. يجب التخلص منه.

يتم فحص الثنائيات باستخدام أجهزة اختبار ومجسات. في الثنائيات ، يرتبط الكاثود والأنود ارتباطًا صارمًا بتصميم المواد ، على عكس مصادر الطاقة الجلفانية (البطاريات ، البطاريات ، إلخ).

الكاثود في عناصر أشباه الموصلات (الثنائيات)الدائرة الكهربائية هي قطب كهربائي (ساق) يخرج منه جهد موجب (+). من خلال الدائرة ، يتم توصيله بالإمكانات السلبية لمصدر الطاقة. هذا يعني أن التيار الموجود مباشرة في أشباه الموصلات في الصمام الثنائي يتدفق من القطب الموجب إلى القطب السالب. في الدوائر الكهربائية ، يشار إلى هذه العملية بشكل رمزي.

إذا كان الصمام الثنائي متصلاً بساق واحدة (قطب كهربائي)بالتناوب ، ثم على القطب الثاني نحصل على موجة نصف جيبية موجبة أو سالبة. إذا قمنا بتوصيل اثنين من الثنائيات في جسر ، فسنلاحظ تيارًا كهربائيًا ثابتًا تقريبًا.

مصادر التيار المستمر الجلفاني - بطاريات (بطاريات)

يتم تبادل الكاثود والأنود في هذه المنتجاتاعتمادًا على اتجاه تدفق التيار الكهربائي ، لأنه في حالة واحدة لا يصل الجهد إليهم ، وهم أنفسهم ، بسبب تفاعل كيميائي ، يعملون كمصادر للتيار المباشر. هنا ، سيكون القطب السالب هو الأنود بالفعل ، وسيكون القطب الموجب هو الكاثود. في حالة أخرى ، تتم عملية التحليل الكهربائي المعتادة في البطارية.

عندما نفدت البطارية والمواد الكيميائيةتوقف التفاعل ، الذي كان بمثابة مصدر للتيار الكهربائي ، ويجب شحنه باستخدام مصدر طاقة خارجي. وهكذا ، نبدأ عملية التحليل الكهربائي ، أي استعادة الخصائص الأصلية للبطارية الجلفانية. يجب تطبيق شحنة سالبة على القطب السالب للبطارية وشحنة موجبة على القطب الموجب ، ثم يتم شحن البطارية.

وبالتالي ، فإن الإجابة على السؤال حول كيفية تحديد الكاثود والأنود في الخلية الجلفانية تعتمد على ما إذا كان يتم الشحن أو العمل كمصدر للطاقة.

استنتاج

كمجموع لكل ما سبق ، فإن الكاثود هوإنه قطب كهربائي يظهر عليه فائض من الإلكترونات ، والأنود هو قطب كهربائي يظهر عليه نقص في الإلكترونات. لكن الزائد أو الناقص على قطب كهربائي معين لعنصر الدائرة الكهربائية يتحدد باتجاه تدفق التيار الكهربائي.