Катод пен анод бір процестің екі құрамдас бөлігі болып табылады: электр тогының ағыны. Барлық материалдарды екі түрге бөлуге болады - бұл құрылымында бос электрондардың көп мөлшері бар өткізгіштер және диэлектриктер (оларда бос электрондар іс жүзінде жоқ).
Электр тогының түсінігі
Электр тогы – электромагниттік кернеудің әсерінен зат құрылымындағы зарядталған элементар бөлшектердің реттелген қозғалысы. Егер өткізгішке тұрақты кернеу берілсе, онда теріс заряды бар бос электрондар катодтан (теріс зарядталған электрод) анодқа (оң зарядталған электрод) қарай реттелген бағытта қозғала бастайды. Ток, сәйкесінше, қарсы бағытта ағып кетеді. Ал катод пен анод екі электрод болып табылады, олардың арасында электромагниттік кернеудің төмендеуі (айырымы) пайда болды.
Өткізгіштер және диэлектриктер
Өткізгіштер мен диэлектриктер қатты, сұйық және газ тәрізді заттар болуы мүмкін. Бұл электр тогының ағыны үшін маңызды емес. Ұзақ қолдану арқылыматериалға электромагниттік кернеу, катодта электрондардың артық мөлшері, ал анодта оның жетіспеушілігі пайда болады. Егер кернеу жеткілікті ұзақ қолданылса, онда атомдармен бірге байланысқан электрондар анод жасалған материалдың құрылымынан шығып кетеді және материалдың өзі қоршаған ортаның химиялық белсенді заттарымен химиялық әрекеттесе бастайды. Бұл процесс электролиз деп аталады.
Электролиз
Электрохимиядағы катод пен анод тұз ерітінділеріне немесе балқымаларға қолданылатын тұрақты электромагниттік кернеудің екі полюсі болып табылады. Ток электрондардың артық болуынан пайда болған кезде анод ыдырай бастайды, яғни. заттың оң зарядты атомдарының өзі тұзды ерітіндіге (қоршаған ортаға) түсіп, катодқа ауысады, онда олар тазартылған күйде тұнады. Бұл процесс гальваникалық деп аталады. Электрлік қаптаманың көмегімен әртүрлі бұйымдар мырыш, мыс, алтын, күміс және басқа металдардың жұқа қабатымен қапталады.
Катод дегеніміз не және ол электролизде қандай тапсырмаларды орындайды? Мұны келесі әрекеттерді орындау арқылы түсінуге болады: егер сіз қоладан немесе қалайыдан анод жасасаңыз, онда катодта сіз мыс немесе қалайы жұқа қабатымен (электроника өнеркәсібінде қолданылады) қапталған баспа платасын аласыз. Электр өткізгіштігін арттыру үшін алтын жалатылған зергерлік бұйымдар, мыс жалатылған және тіпті алтын жалатылған алюминий ұштары электротехникаға арналған дәл осылай алынады.
Анод пен катод деген не деген сұрақтарға жауаптар электролизде анық: ағып кету нәтижесіндегі анодтұзды ерітінді арқылы өтетін тұрақты ток жойылып, катод анодтық материалды қабылдайды. Тіпті мұндай термин электроплантация ортасында пайда болды - «катодты анодтау». Оның физикалық мағынасы жоқ, бірақ мәселенің мәнін тамаша көрсетеді.
Жартылайөткізгіштер
Жартылай өткізгіштер – құрылымында бос электрондары жоқ, ал атомдықтары өз орнында жақсы тұрмайтын материалдар. Егер сұйық немесе газ тәріздес күйдегі мұндай материалды магнит өрісіне қойып, одан кейін қатып қалуға мүмкіндік берсе, онда токты тек бір бағытта өткізетін электрлік құрылымды жартылай өткізгіш алынады.
Диодтар жоғарыда аталған қасиет арқылы осы материалдан жасалған. Олардың екі түрі бар:
а) "p-n-p" өткізгіштігімен;
b) "n-p-n" өткізгіштігімен.
Тәжірибеде диод құрылымының бұл нәзіктігі маңызды емес. Диодты электр тізбегіне дұрыс қосу маңызды. Анод қайда, катод қайда – көпшілікті толғандыратын сұрақ. Диодта арнайы белгілер бар: не A және K, немесе + және -. Тұрақты токтың электр тізбегіне диодты қосудың тек екі жолы бар. Бір жағдайда жұмыс диоды ток өткізеді, ал екіншісінде ол болмайды. Сондықтан катодтың қай жерде және анодтың қай жерде екені анық белгілі құрылғыны алып, оны диодқа қосу керек. Құрылғы токтың болуын көрсетсе, онда диод дұрыс қосылған. Бұл құрылғының катоды мен диодтың катодының, сондай-ақ құрылғының аноды мен диодтың анодының сәйкес келетінін білдіреді. Әйтпесе, қосылымдарды ауыстыру керек.
1. Егер диод болсаток екі бағытта да өтпейді, содан кейін ол күйіп кетеді және жөндеуге келмейді.
2. Керісінше, сағынып кетсе, онда ол бұзылады. Оны қоқысқа тастау керек.
Диодтарды тестерлер мен зондтар тексереді. Диодтарда катод пен анод гальваникалық қуат көздеріне (аккумуляторлар, аккумуляторлар, т.б.) қарағанда олардың материалды құрылымына қатаң байланыстырылған.
Электр тізбегінің жартылай өткізгіш элементтеріндегі (диодтарындағы) катод – электрод (аяқ), одан оң (+) потенциал шығады. Схема арқылы ол қуат көзінің теріс потенциалына қосылады. Бұл диодтың жартылай өткізгішіндегі токтың тікелей анодтан катодқа қарай өтетінін білдіреді. Электрлік диаграммаларда бұл процесс символдық түрде осылай көрсетілген.
Егер бір аяғы бар диод (электрод) айнымалы кернеуге қосылса, онда екінші электродта оң немесе теріс жарты синус толқынын аламыз. Егер екі диодты көпірге қоссаңыз, онда біз түзетілген электрлік тұрақты дерлік токты байқаймыз.
Гальваникалық тұрақты ток көздері - аккумуляторлар (батареялар)
Бұл өнімдердегі катод пен анод электр тогының ағынының бағытына байланысты орындарын ауыстырады, өйткені бір жағдайда оларға кернеу келмейді, ал олардың өзі химиялық реакцияға байланысты тұрақты ток көзі қызметін атқарады. Мұнда анод теріс электрод болады, ал катод оң электрод болады. Басқа жағдайда әдеттегі электролиз процесі батареяда орын алады.
Қашанбатарея заряды таусылған және электр тогының көзі ретінде қызмет еткен химиялық реакция тоқтатылған болса, оны сыртқы қуат көзі арқылы зарядтау керек. Осылайша, біз электролиз процесін бастаймыз, яғни. гальваникалық батареяның бастапқы қасиеттерін қалпына келтіру. Аккумулятордың катодына теріс заряд, ал анодқа оң заряд қолданылуы керек, содан кейін батарея зарядталады.
Осылайша, гальваникалық элементтегі катод пен анодты қалай анықтауға болады деген сұраққа жауап оның зарядталып жатқанына немесе электр тогының көзі ретінде қызмет ететініне байланысты.
Қорытынды
Жоғарыда айтылғандардың жиынтығы ретінде катод – электрондардың артық мөлшері пайда болатын электрод, ал анод – электрондар тапшылығы пайда болатын электрод. Бірақ электр тізбегі элементінің белгілі бір электродындағы плюс немесе минус электр тогының ағынының бағытымен анықталады.
