يحتاج المشاركون في الإلكترونيات العملية إلى معرفة الأنود والكاثود لمصدر الطاقة. ماذا وكيف تسمى؟ لماذا بالضبط؟ سيكون هناك دراسة متعمقة للموضوع من وجهة نظر ليس فقط راديو الهواة ، ولكن أيضًا من وجهة نظر الكيمياء. التفسير الأكثر شيوعًا هو أن القطب الموجب هو القطب الموجب والكاثود هو القطب السالب. للأسف ، هذا ليس صحيحًا دائمًا وغير مكتمل. لتتمكن من تحديد القطب الموجب والكاثود ، يجب أن يكون لديك أساس نظري وأن تعرف ماذا وكيف. لنلق نظرة على هذا في إطار المقال
الأنود
دعنا ننتقل إلى GOST 15596-82 ، الذي يتعامل مع مصادر التيار الكيميائي. نحن مهتمون بالمعلومات المنشورة على الصفحة الثالثة. وفقًا لـ GOST ، فإن الأنود هو القطب السالب لمصدر التيار الكيميائي. هذا هو! لماذا بالضبط؟ الحقيقة هي أنه من خلاله يدخل التيار الكهربائي من الدائرة الخارجية إلى المصدر نفسه. كما ترى ، ليس كل شيء سهلاً كما يبدو للوهلة الأولى. يُنصح بالتفكير بعناية في الصور المعروضة في المقالة إذا كان المحتوى يبدو معقدًا للغاية - ستساعدك على فهم ما يريد المؤلف نقله إليك.
كاثود
ننتقل إلى نفس GOST 15596-82. القطب الموجبمصدر التيار الكيميائي هو المصدر الذي يدخل منه ، عند تفريغه ، دائرة خارجية. كما ترى ، فإن البيانات الواردة في GOST 15596-82 تنظر في الموقف من منظور مختلف. لذلك ، يجب أن يكون المرء حذرًا جدًا عند التشاور مع الآخرين حول إنشاءات معينة.
ظهور المصطلحات
قدمها فاراداي في يناير 1834 لتجنب الغموض وتحقيق دقة أكبر. كما قدم نسخته الخاصة من الحفظ باستخدام مثال الشمس. إذاً ، الأنود الخاص به هو شروق الشمس. تتحرك الشمس لأعلى (يدخل التيار). الكاثود هو المدخل. الشمس تتحرك للأسفل (التيار يخرج)
مثال على الأنبوب والصمام الثنائي
نستمر في فهم ما يستخدم للدلالة على ماذا. لنفترض أن أحد مستهلكي الطاقة هؤلاء في حالة مفتوحة (في اتصال مباشر). لذلك ، من الدائرة الخارجية للديود ، يدخل تيار كهربائي إلى العنصر عبر الأنود. لكن لا تخلط بين هذا التفسير واتجاه الإلكترونات. من خلال الكاثود ، يتدفق تيار كهربائي من العنصر المستخدم إلى الدائرة الخارجية. يذكرنا الوضع الذي تطور الآن بالحالات التي ينظر فيها الناس إلى صورة مقلوبة. إذا كانت هذه التسميات معقدة ، فتذكر أن الكيميائيين فقط هم الذين يجب أن يفهموها بهذه الطريقة. الآن دعونا نفعل العكس. يمكن ملاحظة أن الثنائيات شبه الموصلة لن تقوم عمليًا بإجراء التيار. الاستثناء الوحيد الممكن هنا هو التقسيم العكسي للعناصر. والثنائيات الكهربية (كينوترونات ،أنابيب الراديو) لن تجري تيارًا عكسيًا على الإطلاق. لذلك يعتبر (مشروطًا) أنه لا يمر بها. لذلك ، رسميًا ، لا تؤدي محطات الأنود والكاثود في الصمام الثنائي وظائفها.
لماذا يوجد ارتباك؟
بشكل خاص ، لتسهيل التعلم والتطبيق العملي ، تقرر ألا تتغير عناصر الصمام الثنائي لأسماء الدبابيس اعتمادًا على مخطط التبديل الخاص بهم ، وسيتم "ربطهم" بالمسامير المادية. لكن هذا لا ينطبق على البطاريات. لذلك ، بالنسبة لثنائيات أشباه الموصلات ، يعتمد كل شيء على نوع توصيل البلورة. في الأنابيب المفرغة ، يرتبط هذا السؤال بالقطب الكهربي الذي يصدر إلكترونات في موقع الفتيل. بالطبع ، هناك بعض الفروق الدقيقة هنا: على سبيل المثال ، قد يتدفق التيار العكسي عبر أجهزة أشباه الموصلات مثل المكثف والصمام الثنائي زينر ، ولكن هناك خصوصية هنا تتجاوز بوضوح نطاق المقال.
التعامل مع البطارية الكهربائية
هذا مثال كلاسيكي حقًا لمصدر كيميائي للكهرباء قابل للتجديد. البطارية في أحد وضعين: الشحن / التفريغ. في كلتا الحالتين ، سيكون هناك اتجاه مختلف للتيار الكهربائي. لكن لاحظ أن قطبية الأقطاب الكهربائية لن تتغير. ويمكنهم التمثيل في أدوار مختلفة:
- أثناء الشحن يستقبل القطب الموجب تيارًا كهربائيًا وهو الأنود ، والقطب السالب يطلقه ويسمى الكاثود.
- إذا لم تكن هناك حركة فلا فائدة من الحديث عنها
- خلالالتفريغ ، يقوم القطب الموجب بإطلاق التيار الكهربائي وهو الكاثود ، بينما يستقبل القطب السالب ويسمى الأنود.
دعونا نقول كلمة واحدة عن الكيمياء الكهربائية
يتم استخدام تعريفات مختلفة قليلاً هنا. وبالتالي ، يعتبر القطب الموجب قطبًا كهربائيًا حيث تحدث عمليات الأكسدة. وتذكر دورة الكيمياء المدرسية ، هل يمكنك الإجابة على ما يحدث في الجزء الآخر؟ يسمى القطب الذي تتم عليه عمليات الاختزال بالكاثود. لكن لا توجد إشارة إلى الأجهزة الإلكترونية. لنلقِ نظرة على قيمة تفاعلات الأكسدة والاختزال بالنسبة لنا:
- أكسدة. هناك عملية ارتداد للإلكترون بواسطة الجسيم. يتحول المحايد إلى أيون موجب ، ويتم تحييد السالب.
- استعادة. هناك عملية الحصول على إلكترون بواسطة الجسيم. الموجب يتحول إلى أيون محايد ، ثم إلى سالب عند التكرار.
- كلتا العمليتين مترابطتان (على سبيل المثال ، عدد الإلكترونات التي يتم منحها بعيدًا يساوي عددهم المضاف).
قدم فاراداي أيضًا أسماء العناصر التي تشارك في التفاعلات الكيميائية:
- كاتيونات. هذا هو اسم الأيونات الموجبة الشحنة التي تتحرك في محلول الإلكتروليت باتجاه القطب السالب (الكاثود).
- الأنيونات. هذا هو اسم الأيونات سالبة الشحنة التي تتحرك في محلول الإلكتروليت باتجاه القطب الموجب (الأنود).
كيف تحدث التفاعلات الكيميائية؟
الأكسدة والاختزاليتم فصل نصف ردود الفعل في الفضاء. لا يتم تنفيذ انتقال الإلكترونات بين الكاثود والأنود بشكل مباشر ، ولكن بسبب موصل الدائرة الخارجية ، حيث يتم إنشاء تيار كهربائي. هنا يمكن للمرء أن يلاحظ التحول المتبادل للأشكال الكهربائية والكيميائية للطاقة. لذلك ، لتكوين دائرة خارجية للنظام من موصلات من أنواع مختلفة (وهي الأقطاب الكهربائية في الإلكتروليت) ، من الضروري استخدام المعدن. كما ترى ، يوجد الجهد بين القطب الموجب والكاثود ، بالإضافة إلى فارق بسيط واحد. وإذا لم يكن هناك عنصر يمنعهم من القيام مباشرة بالعملية اللازمة ، فإن قيمة مصادر التيار الكيميائي ستكون منخفضة للغاية. وهكذا ، نظرًا لحقيقة أن الشحنة يجب أن تمر عبر هذا المخطط ، فقد تم تجميع المعدات وتشغيلها.
ما المقصود: الخطوة 1
الآن دعنا نحدد ما هو ماذا. لنأخذ خلية جلفانية جاكوبي دانيال. من ناحية ، يتكون من قطب كهربائي من الزنك مغمور في محلول من كبريتات الزنك. ثم يأتي القسم المسامي. وعلى الجانب الآخر يوجد قطب نحاسي موجود في محلول من كبريتات النحاس. إنهم على اتصال ببعضهم البعض ، لكن الخصائص الكيميائية والقسم لا يسمحان بالاختلاط.
الخطوة 2: العملية
يتأكسد الزنك ، وتتحرك الإلكترونات على طول الدائرة الخارجية إلى النحاس. لذلك اتضح أن الخلية الجلفانية بها أنود سالب الشحنة وكاثود موجب. علاوة على ذلك ، يمكن أن تستمر هذه العملية فقط في الحالات التي يكون فيها للإلكترونات مكان "تذهب إليه". الهدف هو الذهاب مباشرةمن قطب إلى آخر يمنع وجود "العزلة".
الخطوة 3: التحليل الكهربائي
دعونا نلقي نظرة على عملية التحليل الكهربائي. التثبيت لمروره عبارة عن وعاء يوجد فيه محلول أو ذوبان بالكهرباء. يتم إنزال قطبين كهربائيين فيه. إنها متصلة بمصدر تيار مباشر. الأنود في هذه الحالة هو القطب المتصل بالقطب الموجب. هذا هو المكان الذي تحدث فيه الأكسدة. القطب السالب الشحنة هو الكاثود. هذا هو المكان الذي يحدث فيه تفاعل الاختزال.
الخطوة 4: أخيرًا
لذلك ، عند العمل بهذه المفاهيم ، يجب دائمًا مراعاة أن القطب الموجب لا يستخدم في 100٪ من الحالات للإشارة إلى القطب السالب. أيضًا ، يمكن أن يفقد الكاثود شحنته الموجبة بشكل دوري. كل هذا يتوقف على العملية التي تجري على القطب: اختزالي أو مؤكسد.
الخلاصة
هكذا كل شيء - ليس صعبًا جدًا ، لكن لا يمكنك القول أنه سهل. قمنا بفحص الخلية الجلفانية والأنود والكاثود من وجهة نظر الدائرة ، والآن لن تواجهك مشكلات في توصيل مصادر الطاقة بوقت التشغيل. وأخيرًا ، عليك ترك بعض المعلومات الأكثر قيمة لك. عليك دائمًا أن تأخذ في الاعتبار الاختلاف في إمكانات الكاثود / إمكانات الأنود. الشيء هو أن الأول سيكون دائمًا كبيرًا قليلاً. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الكفاءة لا تعمل بمؤشر 100٪ ويتم تبديد جزء من الرسوم. لهذا السبب يمكنك أن ترى أن البطاريات لها حد لعدد مرات شحنها والتفريغ
