ผู้ที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้งานได้จริงจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับแอโนดและแคโทดของแหล่งจ่ายไฟ เรียกว่าอะไรและอย่างไร? ทำไม? จะมีการพิจารณาในเชิงลึกของหัวข้อนี้จากมุมมองของไม่เพียงแต่วิทยุสมัครเล่นเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเคมีด้วย คำอธิบายที่นิยมมากที่สุดคือขั้วบวกเป็นขั้วบวกและขั้วลบเป็นขั้วลบ อนิจจาสิ่งนี้ไม่เป็นความจริงและไม่สมบูรณ์เสมอไป เพื่อให้สามารถกำหนดขั้วบวกและขั้วลบได้ คุณต้องมีพื้นฐานทางทฤษฎีและรู้ว่าอะไรและอย่างไร ลองดูสิ่งนี้ภายในกรอบของบทความ
ขั้วบวก
มาดู GOST 15596-82 ซึ่งเกี่ยวกับแหล่งกระแสเคมีกัน เราสนใจข้อมูลที่โพสต์ไว้ในหน้าที่สาม ตาม GOST ขั้วบวกเป็นขั้วลบของแหล่งกระแสเคมี แค่นั้นแหละ! ทำไม? ความจริงก็คือว่ากระแสไฟฟ้าไหลจากวงจรภายนอกเข้าสู่แหล่งกำเนิดเอง อย่างที่คุณเห็น ไม่ใช่ทุกอย่างจะง่ายอย่างที่เห็นในแวบแรก ขอแนะนำให้พิจารณารูปภาพที่นำเสนอในบทความอย่างรอบคอบหากเนื้อหาดูซับซ้อนเกินไป - พวกเขาจะช่วยให้คุณเข้าใจว่าผู้เขียนต้องการสื่อถึงคุณอย่างไร
แคโทด
เราเปลี่ยนเป็น GOST 15596-82 เดียวกัน อิเล็กโทรดบวกแหล่งกระแสเคมีเป็นแหล่งที่เมื่อปล่อยออกจะเข้าสู่วงจรภายนอก อย่างที่คุณเห็นข้อมูลใน GOST 15596-82 พิจารณาสถานการณ์จากมุมมองที่ต่างออกไป ดังนั้นจึงต้องระมัดระวังเป็นอย่างยิ่งเมื่อปรึกษากับผู้อื่นเกี่ยวกับการก่อสร้างบางอย่าง
การเกิดขึ้นของเงื่อนไข
แนะนำโดยฟาราเดย์ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2377 เพื่อหลีกเลี่ยงความคลุมเครือและบรรลุความแม่นยำที่มากขึ้น เขายังเสนอการท่องจำในแบบของเขาเองโดยใช้ตัวอย่างของดวงอาทิตย์ ดังนั้นขั้วบวกของเขาคือพระอาทิตย์ขึ้น ดวงอาทิตย์เคลื่อนขึ้น (กระแสน้ำเข้า) แคโทดเป็นทางเข้า พระอาทิตย์กำลังเคลื่อนตัวลง (กระแสน้ำกำลังจะดับ)
ตัวอย่างหลอดและไดโอด
เรายังคงเข้าใจสิ่งที่ใช้เพื่อบ่งบอกถึงอะไร สมมติว่าเรามีหนึ่งในผู้ใช้พลังงานเหล่านี้ในสถานะเปิด (ในการเชื่อมต่อโดยตรง) ดังนั้น จากวงจรภายนอกของไดโอด กระแสไฟฟ้าจะเข้าสู่องค์ประกอบผ่านแอโนด แต่อย่าสับสนกับคำอธิบายนี้กับทิศทางของอิเล็กตรอน ผ่านแคโทด กระแสไฟฟ้าจะไหลออกจากองค์ประกอบที่ใช้แล้วเข้าสู่วงจรภายนอก สถานการณ์ที่พัฒนาขึ้นในตอนนี้ชวนให้นึกถึงกรณีที่ผู้คนมองภาพกลับด้าน หากการกำหนดเหล่านี้ซับซ้อน จำไว้ว่ามีเพียงนักเคมีเท่านั้นที่ต้องเข้าใจในลักษณะนี้ ทีนี้ลองทำย้อนกลับกัน จะเห็นได้ว่าไดโอดเซมิคอนดักเตอร์จะไม่นำกระแส ข้อยกเว้นเดียวที่เป็นไปได้ในที่นี้คือการแยกย่อยองค์ประกอบแบบย้อนกลับ และไดโอดไฟฟ้า (คีโนตรอนหลอดวิทยุ) จะไม่นำกระแสย้อนกลับเลย ดังนั้นจึงถือว่า (ตามเงื่อนไข) เขาไม่ผ่าน ดังนั้น อย่างเป็นทางการ ขั้วแอโนดและแคโทดของไดโอดจึงไม่ทำหน้าที่ของมัน
ทำไมถึงสับสน
เป็นพิเศษ เพื่ออำนวยความสะดวกในการเรียนรู้และการใช้งานจริง ได้มีการตัดสินใจว่าองค์ประกอบไดโอดของชื่อพินจะไม่เปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับรูปแบบการสลับ และจะ "แนบ" กับหมุดจริง แต่สิ่งนี้ใช้ไม่ได้กับแบตเตอรี่ ดังนั้นสำหรับเซมิคอนดักเตอร์ไดโอด ทุกอย่างขึ้นอยู่กับประเภทของการนำไฟฟ้าของคริสตัล ในหลอดสุญญากาศ คำถามนี้ผูกติดอยู่กับอิเล็กโทรดที่ปล่อยอิเล็กตรอนที่ตำแหน่งของไส้หลอด แน่นอนว่ามีความแตกต่างบางประการ: ตัวอย่างเช่น กระแสย้อนกลับอาจไหลผ่านอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ เช่น ซับเพรสเซอร์และซีเนอร์ไดโอด แต่มีความเฉพาะเจาะจงในที่นี้ซึ่งอยู่นอกเหนือขอบเขตของบทความอย่างชัดเจน
จัดการกับแบตเตอรี่ไฟฟ้า
นี่คือตัวอย่างสุดคลาสสิกของแหล่งไฟฟ้าเคมีที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ แบตเตอรี่อยู่ในโหมดใดโหมดหนึ่งจากสองโหมด: การชาร์จ / การคายประจุ ในทั้งสองกรณีนี้จะมีทิศทางของกระแสไฟฟ้าต่างกัน แต่โปรดทราบว่าขั้วของอิเล็กโทรดจะไม่เปลี่ยนแปลง และสามารถแสดงบทบาทต่างๆ ได้:
- ระหว่างการชาร์จ อิเล็กโทรดบวกจะได้รับกระแสไฟฟ้าและเป็นแอโนด ส่วนขั้วลบจะปล่อยประจุไฟฟ้าและเรียกว่าแคโทด
- ถ้าไม่มีการเคลื่อนไหวก็ไม่มีประโยชน์ที่จะพูดถึงมัน
- ระหว่างการคายประจุ อิเล็กโทรดบวกจะปล่อยกระแสไฟฟ้าและเป็นแคโทด ในขณะที่อิเล็กโทรดลบได้รับและเรียกว่าแอโนด
มาพูดเกี่ยวกับเคมีไฟฟ้ากัน
มีการใช้คำจำกัดความที่แตกต่างกันเล็กน้อย ดังนั้นขั้วบวกจึงถือเป็นอิเล็กโทรดที่มีกระบวนการออกซิเดชั่น และจำวิชาเคมีของโรงเรียนได้ คุณตอบได้ไหมว่าเกิดอะไรขึ้นในส่วนอื่น ๆ ? อิเล็กโทรดที่กระบวนการลดเกิดขึ้นเรียกว่าแคโทด แต่ไม่มีการอ้างอิงถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ มาดูคุณค่าของปฏิกิริยารีดอกซ์ที่มีต่อเรากันดีกว่า:
- ออกซิเดชัน. มีกระบวนการหดตัวของอิเล็กตรอนโดยอนุภาค สารที่เป็นกลางจะกลายเป็นไอออนบวก และประจุลบจะถูกทำให้เป็นกลาง
- ฟื้นฟู. มีกระบวนการในการรับอิเล็กตรอนจากอนุภาค ประจุบวกจะเปลี่ยนเป็นไอออนที่เป็นกลาง และกลายเป็นประจุลบเมื่อทำซ้ำ
- กระบวนการทั้งสองเชื่อมต่อกัน (เช่น จำนวนอิเล็กตรอนที่แจกให้เท่ากับจำนวนที่เพิ่มเข้าไป)
Faraday ยังแนะนำชื่อสำหรับองค์ประกอบที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมี:
- เคชั่น. นี่คือชื่อของไอออนที่มีประจุบวกซึ่งเคลื่อนที่ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ไปทางขั้วลบ (แคโทด)
- แอนไอออน. นี่คือชื่อของไอออนที่มีประจุลบซึ่งเคลื่อนที่ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ไปยังขั้วบวก (แอโนด)
ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นได้อย่างไร
ออกซิเดชันและการลดลงครึ่งปฏิกิริยาแยกจากกันในอวกาศ การเปลี่ยนแปลงของอิเล็กตรอนระหว่างแคโทดและแอโนดไม่ได้เกิดขึ้นโดยตรง แต่เกิดจากตัวนำของวงจรภายนอกซึ่งทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าขึ้น ที่นี่เราสามารถสังเกตการเปลี่ยนแปลงร่วมกันของรูปแบบพลังงานไฟฟ้าและเคมี ดังนั้นในการสร้างวงจรภายนอกของระบบจากตัวนำชนิดต่างๆ (ซึ่งเป็นอิเล็กโทรดในอิเล็กโทรไลต์) จึงจำเป็นต้องใช้โลหะ คุณเห็นไหมว่ามีแรงดันไฟฟ้าระหว่างแอโนดและแคโทดเช่นเดียวกับความแตกต่างเล็กน้อย และหากไม่มีองค์ประกอบใดที่ขัดขวางไม่ให้พวกเขาดำเนินการตามกระบวนการที่จำเป็นโดยตรง มูลค่าของแหล่งที่มาของกระแสเคมีก็จะต่ำมาก ดังนั้น เนื่องจากค่าใช้จ่ายต้องเป็นไปตามแผนดังกล่าว อุปกรณ์จึงถูกประกอบและใช้งานได้
คืออะไร: ขั้นตอนที่ 1
ตอนนี้เรามานิยามกันว่าคืออะไร ลองใช้เซลล์กัลวานิกของจาโคบี-แดเนียล ในอีกด้านหนึ่ง ประกอบด้วยอิเล็กโทรดสังกะสีซึ่งแช่อยู่ในสารละลายของซิงค์ซัลเฟต จากนั้นพาร์ทิชันที่มีรูพรุนก็มาถึง และอีกด้านหนึ่งมีอิเล็กโทรดทองแดงซึ่งอยู่ในสารละลายของคอปเปอร์ซัลเฟต พวกมันสัมผัสกัน แต่คุณสมบัติทางเคมีและพาร์ติชั่นไม่อนุญาตให้ผสมกัน
ขั้นตอนที่ 2: กระบวนการ
สังกะสีถูกออกซิไดซ์ และอิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ไปตามวงจรภายนอกเป็นทองแดง ปรากฎว่าเซลล์กัลวานิกมีขั้วบวกที่มีประจุลบและขั้วลบเป็นบวก นอกจากนี้ กระบวนการนี้สามารถดำเนินการได้เฉพาะในกรณีที่อิเล็กตรอนมีที่ที่จะ "ไป" เท่านั้น ประเด็นคือตรงไปจากอิเล็กโทรดไปยังอีกขั้วหนึ่งป้องกันการมี "การแยก"
ขั้นตอนที่ 3: อิเล็กโทรไลซิส
มาดูกระบวนการอิเล็กโทรลิซิสกัน การติดตั้งสำหรับทางเดินคือภาชนะที่มีสารละลายหรืออิเล็กโทรไลต์ละลาย อิเล็กโทรดสองอันถูกลดระดับลงไป พวกเขาเชื่อมต่อกับแหล่งกระแสตรง ขั้วบวกในกรณีนี้คือขั้วไฟฟ้าที่ต่อกับขั้วบวก นี่คือที่เกิดออกซิเดชัน อิเล็กโทรดที่มีประจุลบคือแคโทด นี่คือที่ที่เกิดปฏิกิริยารีดักชัน
ขั้นตอนที่ 4: สุดท้าย
ดังนั้น เมื่อใช้งานตามแนวคิดเหล่านี้ ต้องคำนึงเสมอว่าขั้วบวกไม่ได้ใช้ในกรณี 100% เพื่อแสดงถึงอิเล็กโทรดเชิงลบ นอกจากนี้ แคโทดอาจสูญเสียประจุบวกเป็นระยะ ทุกอย่างขึ้นอยู่กับกระบวนการที่เกิดขึ้นบนอิเล็กโทรด: รีดักทีฟหรือออกซิเดชัน
สรุป
ทุกอย่างเป็นแบบนี้ ไม่ยาก แต่บอกไม่ได้ว่าง่าย เราตรวจสอบเซลล์กัลวานิก แอโนด และแคโทดจากมุมมองของวงจร และตอนนี้คุณไม่ควรมีปัญหาในการเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟกับเวลาทำงาน และสุดท้าย คุณต้องทิ้งข้อมูลที่มีค่าเพิ่มเติมสำหรับคุณ คุณต้องคำนึงถึงความแตกต่างที่ศักยภาพของแคโทด / ศักย์แอโนดมีอยู่เสมอ ประเด็นคือ อันแรกจะใหญ่หน่อยเสมอ เนื่องจากประสิทธิภาพใช้ไม่ได้กับตัวบ่งชี้ 100% และค่าใช้จ่ายบางส่วนจะกระจายไป เป็นเพราะเหตุนี้ คุณจึงเห็นได้ว่าแบตเตอรี่มีการจำกัดจำนวนครั้งในการชาร์จและปลดประจำการ