העוסקים באלקטרוניקה מעשית צריכים לדעת על האנודה והקתודה של ספק הכוח. איך ואיך קוראים לזה? למה בדיוק? תתקיים התייחסות מעמיקה של הנושא מנקודת מבט לא רק של רדיו חובבים, אלא גם מנקודת מבט של כימיה. ההסבר הפופולרי ביותר הוא שהאנודה היא האלקטרודה החיובית והקתודה היא השלילית. אבוי, זה לא תמיד נכון ולא שלם. כדי להיות מסוגל לקבוע את האנודה והקתודה, עליך להיות בעל בסיס תיאורטי ולדעת מה ואיך. בואו נסתכל על זה במסגרת המאמר.
Anode
בואו נפנה ל-GOST 15596-82, העוסק במקורות זרם כימי. אנו מעוניינים במידע המפורסם בעמוד השלישי. על פי GOST, האנודה היא האלקטרודה השלילית של מקור זרם כימי. זהו זה! למה בדיוק? העובדה היא שדרכו נכנס הזרם החשמלי מהמעגל החיצוני למקור עצמו. כפי שאתה יכול לראות, לא הכל קל כמו שזה נראה במבט ראשון. מומלץ לשקול היטב את התמונות המוצגות במאמר אם התוכן נראה מסובך מדי - הם יעזרו לך להבין מה הכותב רוצה להעביר לך.
Cathode
אנו פונים לאותו GOST 15596-82. אלקטרודה חיוביתמקור זרם כימי הוא מקור שממנו, כאשר הוא משוחרר, הוא נכנס למעגל חיצוני. כפי שאתה יכול לראות, הנתונים הכלולים ב- GOST 15596-82 רואים את המצב מנקודת מבט אחרת. לכן, יש להיזהר מאוד כאשר מתייעצים עם אחרים לגבי קונסטרוקציות מסוימות.
הופעת המונחים
הם הוצגו על ידי פאראדיי בינואר 1834 כדי למנוע אי בהירות ולהשיג דיוק רב יותר. הוא גם הציע גרסה משלו לשינון תוך שימוש בדוגמה של השמש. אז האנודה שלו היא זריחה. השמש עולה למעלה (נכנס זרם). הקתודה היא הכניסה. השמש יורדת (הזרם יוצא).
דוגמה לצינור ודיודה
אנחנו ממשיכים להבין מה משמש לציון מה. נניח שיש לנו אחד מצרכני האנרגיה האלה במצב פתוח (בחיבור ישיר). אז, מהמעגל החיצוני של הדיודה, זרם חשמלי נכנס לאלמנט דרך האנודה. אבל אל תתבלבלו מההסבר הזה עם כיוון האלקטרונים. דרך הקתודה, זרם חשמלי זורם מתוך האלמנט המשומש אל המעגל החיצוני. המצב שהתפתח כעת מזכיר מקרים שבהם אנשים מסתכלים על תמונה הפוכה. אם ייעודים אלה מורכבים, זכרו שרק כימאים חייבים להבין אותם בצורה זו. עכשיו בואו נעשה הפוך. ניתן לראות שדיודות מוליכים למחצה כמעט ולא יובילו זרם. החריג האפשרי היחיד כאן הוא הפירוק ההפוך של אלמנטים. ודיודות אלקטרו-וואקום (קנוטרונים,צינורות רדיו) לא יובילו זרם הפוך כלל. לכן נחשב (בתנאי) שלא יעבור אותם. לכן, באופן רשמי, מסופי האנודה והקתודה של הדיודה אינם מבצעים את תפקידיהם.
למה יש בלבול?
במיוחד, כדי להקל על הלמידה והיישום המעשי, הוחלט שמרכיבי הדיודות של שמות הפינים לא ישתנו בהתאם לסכימת המיתוג שלהם, והם "יוצברו" לפינים הפיזיים. אבל זה לא חל על סוללות. אז, עבור דיודות מוליכים למחצה, הכל תלוי בסוג המוליכות של הגביש. בשפופרות ואקום, שאלה זו קשורה לאלקטרודה שפולטת אלקטרונים במיקום החוט. כמובן, יש כאן ניואנסים מסוימים: למשל, זרם הפוך עשוי לזרום דרך התקני מוליכים למחצה כגון מדכא ודיודת זנר, אבל יש כאן ספציפיות שהיא בבירור מעבר לתחום המאמר.
התמודדות עם הסוללה החשמלית
זוהי דוגמה קלאסית באמת למקור כימי לחשמל המתחדש. הסוללה נמצאת באחד משני מצבים: טעינה/פריקה. בשני המקרים הללו, יהיה כיוון שונה של זרם חשמלי. אבל שימו לב שהקוטביות של האלקטרודות לא תשתנה. והם יכולים לשחק בתפקידים שונים:
- במהלך הטעינה האלקטרודה החיובית מקבלת זרם חשמלי והיא האנודה, והשלילית משחררת אותה ונקראת קתודה.
- אם אין תנועה, אין טעם לדבר עליהם.
- במהלךפריקה, האלקטרודה החיובית משחררת את הזרם החשמלי והיא הקתודה, בעוד שהאלקטרודה השלילית קולטת ונקראת האנודה.
בוא נגיד מילה על אלקטרוכימיה
משתמשים כאן בהגדרות מעט שונות. לפיכך, האנודה נחשבת כאלקטרודה שבה מתרחשים תהליכי חמצון. ולזכור את קורס הכימיה בבית הספר, האם תוכל לענות על מה שקורה בחלק השני? האלקטרודה עליה מתרחשים תהליכי ההפחתה נקראת קתודה. אבל אין התייחסות למכשירים אלקטרוניים. בואו נסתכל על הערך שיש לתגובות חיזור עבורנו:
- חמצון. יש תהליך של רתיעה של אלקטרון על ידי חלקיק. הנייטרלי הופך ליון חיובי, והשלילי מנוטרל.
- שיקום. יש תהליך של השגת אלקטרון על ידי חלקיק. חיובי הופך ליון ניטרלי, ולאחר מכן לשלילי כאשר חוזרים על עצמם.
- שני התהליכים מחוברים זה לזה (לדוגמה, מספר האלקטרונים שנמסרו שווה למספרם שנוסף).
פאראדיי הציג גם שמות ליסודות הלוקחים חלק בתגובות כימיות:
- Cations. זהו שמם של יונים טעונים חיובית הנעים בתמיסת האלקטרוליט לכיוון הקוטב השלילי (קתודה).
- אניונים. זהו השם של יונים בעלי מטען שלילי שנעים בתמיסת האלקטרוליט לכיוון הקוטב החיובי (אנודה).
איך מתרחשות תגובות כימיות?
חמצון והפחתהחצי תגובות מופרדות במרחב. מעבר האלקטרונים בין הקתודה לאנודה לא מתבצע ישירות, אלא בשל המוליך של המעגל החיצוני, עליו נוצר זרם חשמלי. כאן אפשר להתבונן בטרנספורמציה ההדדית של צורות חשמליות וכימיות של אנרגיה. לכן, כדי ליצור מעגל חיצוני של המערכת ממוליכים מסוגים שונים (שהם האלקטרודות באלקטרוליט), יש צורך להשתמש במתכת. אתה מבין, המתח בין האנודה לקתודה קיים, כמו גם ניואנס אחד. ואם לא היה יסוד שמונע מהם לבצע ישירות את התהליך הדרוש, אז הערך של מקורות הזרם הכימי היה נמוך מאוד. וכך, בשל העובדה שהטעינה צריכה לעבור את התוכנית הזו, הציוד הורכב ועובד.
מה זה מה: שלב 1
עכשיו בוא נגדיר מה זה מה. בואו ניקח תא גלווני יעקבי-דניאל. מצד אחד, הוא מורכב מאלקטרודת אבץ, אשר טבולה בתמיסה של אבץ גופרתי. ואז מגיעה המחיצה הנקבובית. ובצד השני יש אלקטרודת נחושת, שנמצאת בתמיסה של נחושת גופרתית. הם במגע זה עם זה, אבל המאפיינים הכימיים והמחיצה אינם מאפשרים ערבוב.
שלב 2: תהליך
האבץ מחומצן, ואלקטרונים נעים לאורך המעגל החיצוני לנחושת. אז מסתבר שלתא הגלווני יש אנודה טעינה שלילית וקתודה חיובית. יתרה מכך, תהליך זה יכול להתקדם רק במקרים שבהם לאלקטרונים יש לאן "ללכת". הנקודה היא ללכת ישירותמהאלקטרודה לאחרת מונע נוכחות של "בידוד".
שלב 3: אלקטרוליזה
בוא נסתכל על תהליך האלקטרוליזה. המתקן למעבר שלו הוא כלי שבו יש תמיסה או נמס אלקטרוליט. שתי אלקטרודות מורידות לתוכו. הם מחוברים למקור זרם ישר. האנודה במקרה זה היא האלקטרודה שמחוברת לקוטב החיובי. זה המקום שבו מתרחש חמצון. האלקטרודה בעלת המטען השלילי היא הקתודה. כאן מתרחשת תגובת ההפחתה.
שלב 4: לבסוף
לכן, כאשר עובדים עם מושגים אלו, יש לקחת תמיד בחשבון שהאנודה אינה משמשת ב-100% מהמקרים לציון אלקטרודה שלילית. כמו כן, הקתודה יכולה לאבד מעת לעת את המטען החיובי שלה. הכל תלוי באיזה תהליך מתרחש על האלקטרודה: רדוקטיבי או חמצוני.
מסקנה
ככה הכל - לא מאוד קשה, אבל אי אפשר להגיד שזה קל. בדקנו את התא הגלווני, האנודה והקתודה מנקודת המבט של המעגל, ועכשיו לא אמורות להיות לך בעיות בחיבור ספקי כוח עם זמן פעולה. ולבסוף, אתה צריך להשאיר עוד מידע חשוב עבורך. אתה תמיד צריך לקחת בחשבון את ההבדל שיש לפוטנציאל הקתודה / האנודה. העניין הוא שהראשון תמיד יהיה קצת גדול. זאת בשל העובדה שהיעילות לא עובדת עם אינדיקטור של 100% וחלק מהחיובים מתפוגג. בגלל זה אתה יכול לראות שלסוללות יש מגבלה על מספר הפעמים שניתן לטעון אותןפריקה.
