Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Электрод, через который обычный ток входит в поляризованное электрическое устройство.
Electrode through which conventional current flows into a polarized electrical device
Анод – это электрод поляризованного электрического устройства, через который обычный ток поступает в устройство. Это противопоставляется катоду, электроду устройства, через который обычный ток выходит из устройства. Распространенная мнемоническая фраза – ACID ("anode current into device" – ток анода в устройство). Направление обычного тока (движение положительных зарядов) в цепи противоположно направлению потока электронов, поэтому (отрицательно заряженные) электроны движутся от анода гальванического элемента во внешнюю цепь, подключенную к этому элементу. Например, конец обычной батарейки, обозначенный знаком "+", является катодом (при разряде). Как в гальваническом, так и в электролитическом элементе, анод – это электрод, на котором происходит реакция окисления. В гальваническом элементе анод представляет собой проводник или пластину, имеющую избыточный отрицательный заряд в результате реакции окисления. В электролитическом элементе анод – это проводник или пластина, на которую подается избыточный положительный заряд. В результате анионы будут стремиться к аноду, где они подвергнутся окислению. Исторически анод гальванического элемента также назывался цинкодом, поскольку обычно изготавливался из цинка.
An anode is an electrode of a polarized electrical device through which conventional current enters the device. This contrasts with a cathode, an electrode of the device through which conventional current leaves the device. A common mnemonic is ACID, for "anode current into device". The direction of conventional current (the flow of positive charges) in a circuit is opposite to the direction of electron flow, so (negatively charged) electrons flow from the anode of a galvanic cell, into an outside or external circuit connected to the cell. For example, the end of a household battery marked with a "+" is the cathode (while discharging). In both a galvanic cell and an electrolytic cell, the anode is the electrode at which the oxidation reaction occurs. In a galvanic cell the anode is the wire or plate having excess negative charge as a result of the oxidation reaction. In an electrolytic cell, the anode is the wire or plate upon which excess positive charge is imposed. As a result of this, anions will tend to move towards the anode where they will undergo oxidation. Historically, the anode of a galvanic cell was also known as the zincode because it was usually composed of zinc.
Поток заряда
Термины анод и катод определяются не полярностью напряжения электродов, а направлением тока, протекающего через электрод. Анод – это электрод устройства, через который условный ток (положительный заряд) входит в устройство из внешней цепи, а катод – электрод, через который условный ток выходит из устройства. Если направление тока, протекающего через электроды, меняется, как, например, в перезаряжаемой батарее при её зарядке, роли электродов как анода и катода меняются местами. Условный ток зависит не только от направления движения носителей заряда, но и от знака электрического заряда этих носителей. Токи вне устройства обычно переносятся электронами в металлическом проводнике. Поскольку электроны имеют отрицательный заряд, направление потока электронов противоположно направлению условного тока. Следовательно, электроны покидают устройство через анод и входят в устройство через катод. Определение анода и катода отличается для электрических устройств, таких как диоды и вакуумные лампы, где обозначение электродов фиксировано и не зависит от фактического потока заряда (тока). Эти устройства обычно обеспечивают существенный ток в одном направлении и незначительный – в другом. Поэтому электроды называются исходя из направления этого "прямого" тока. В диоде анод – это вывод, через который ток входит, а катод – вывод, через который ток выходит, когда диод находится в прямом смещении. Обозначения электродов не меняются, даже если через устройство протекает обратный ток. Аналогично, в вакуумной лампе только один электрод может излучать электроны в эвакуированную лампу благодаря нагреву нитью накаливания, поэтому электроны могут поступать в устройство из внешней цепи только через нагретый электрод. Следовательно, этот электрод постоянно называется катодом, а электрод, через который электроны покидают лампу, называется анодом.
The terms anode and cathode are not defined by the voltage polarity of electrodes but the direction of current through the electrode. An anode is an electrode of a device through which conventional current (positive charge) flows into the device from an external circuit, while a cathode is an electrode through which conventional current flows out of the device. If the current through the electrodes reverses direction, as occurs for example in a rechargeable battery when it is being charged, the roles of the electrodes as anode and cathode are reversed. Conventional current depends not only on the direction the charge carriers move, but also the carriers' electric charge. The currents outside the device are usually carried by electrons in a metal conductor. Since electrons have a negative charge, the direction of electron flow is opposite to the direction of conventional current. Consequently, electrons leave the device through the anode and enter the device through the cathode. The definition of anode and cathode is different for electrical devices such as diodes and vacuum tubes where the electrode naming is fixed and does not depend on the actual charge flow (current). These devices usually allow substantial current flow in one direction but negligible current in the other direction. Therefore, the electrodes are named based on the direction of this "forward" current. In a diode the anode is the terminal through which current enters and the cathode is the terminal through which current leaves, when the diode is forward biased. The names of the electrodes do not change in cases where reverse current flows through the device. Similarly, in a vacuum tube only one electrode can emit electrons into the evacuated tube due to being heated by a filament, so electrons can only enter the device from the external circuit through the heated electrode. Therefore, this electrode is permanently named the cathode, and the electrode through which the electrons exit the tube is named the anode.
Примеры
Полярность напряжения на аноде относительно соответствующего катода варьируется в зависимости от типа устройства и его режима работы. В следующих примерах анод отрицателен в устройстве, отдающем энергию, и положителен в устройстве, потребляющем энергию:
The polarity of voltage on an anode with respect to an associated cathode varies depending on the device type and on its operating mode. In the following examples, the anode is negative in a device that provides power, and positive in a device that consumes power:
В разряжающейся батарее или гальваническом элементе (схема слева) анод является отрицательным полюсом: именно в него входит условный ток. Этот входящий ток переносится наружу движущимися электронами. В заряжающейся батарее или электролитической ячейке анод является положительным полюсом, задаваемым внешним источником разности потенциалов. Ток, протекающий через заряжающуюся батарею, противоположен направлению тока при разряде; другими словами, электрод, который был катодом при разряде батареи, становится анодом при её зарядке. В аккумуляторной инженерии принято обозначать один электрод перезаряжаемой батареи анодом, а другой – катодом, исходя из ролей электродов при разряде батареи. Это происходит несмотря на то, что роли меняются местами при зарядке батареи. В этом случае "анод" просто обозначает отрицательный полюс батареи, а "катод" – положительный. В диоде анод – это вывод, обозначенный хвостовым отрезком символа стрелки (плоской стороной треугольника), куда входит условный ток. Обратите внимание, что обозначение электродов для диодов всегда основано на направлении прямого тока (направлении стрелки, по которой ток течет "наиболее легко"), даже для таких типов, как диоды Зенера или солнечные элементы, где интересующий ток является обратным током. В вакуумных или газонаполненных лампах анод – это вывод, в который входит ток.
In a discharging battery or galvanic cell (diagram on left), the anode is the negative terminal: it is where conventional current flows into the cell. This inward current is carried externally by electrons moving outwards. In a recharging battery, or an electrolytic cell, the anode is the positive terminal imposed by an external source of potential difference. The current through a recharging battery is opposite to the direction of current during discharge; in other words, the electrode which was the cathode during battery discharge becomes the anode while the battery is recharging. In battery engineering, it is common to designate one electrode of a rechargeable battery the anode and the other the cathode according to the roles the electrodes play when the battery is discharged. This is despite the fact that the roles are reversed when the battery is charged. When this is done, "anode" simply designates the negative terminal of the battery and "cathode" designates the positive terminal. In a diode, the anode is the terminal represented by the tail of the arrow symbol (flat side of the triangle), where conventional current flows into the device. Note the electrode naming for diodes is always based on the direction of the forward current (that of the arrow, in which the current flows "most easily"), even for types such as Zener diodes or solar cells where the current of interest is the reverse current. In vacuum tubes or gas filled tubes, the anode is the terminal where current enters the tube.
Электролитический анод
В электрохимии анод – это электрод, на котором происходит окисление, и контакт положительной полярности в электролитической ячейке. На аноде анионы (отрицательно заряженные ионы) под действием электрического потенциала вынуждены вступать в химическую реакцию и отдавать электроны (окисляться), которые затем поступают в внешнюю цепь. Для запоминания: LEO Red Cat (Потеря электронов – это окисление, Восстановление происходит на катоде), или AnOx Red Cat (Анод – окисление, Катод – восстановление), или OIL RIG (Окисление – это потеря, Восстановление – это приобретение электронов), или Римско-католическая и Православная (Восстановление – катод, Окисление – анод), или LEO лев говорит GER (Потеря электронов – это окисление, Приобретение электронов – это восстановление). Этот процесс широко применяется в металлургии, в частности при рафинировании металлов. Например, при рафинировании меди в качестве анодов используют медь, полученную в печах как промежуточный продукт, которую подвергают электролизу в подходящем растворе (например, серной кислоты) для получения катодов высокой чистоты (99,99%). Медные катоды, полученные таким способом, также называют электролитической медью. Исторически, когда требовались неактивные аноды для электролиза, выбирали графит (который во времена Фарадея называли пломбаго) или платину. Они оказались одними из наименее реакционноспособных материалов для анодов. Платина эрозируется очень медленно по сравнению с другими материалами, а графит разрушается и может выделять углекислый газ в водных растворах, но в целом не участвует в реакции.
In electrochemistry, the anode is where oxidation occurs and is the positive polarity contact in an electrolytic cell. At the anode, anions (negative ions) are forced by the electrical potential to react chemically and give off electrons (oxidation) which then flow up and into the driving circuit. Mnemonics: LEO Red Cat (Loss of Electrons is Oxidation, Reduction occurs at the Cathode), or AnOx Red Cat (Anode Oxidation, Reduction Cathode), or OIL RIG (Oxidation is Loss, Reduction is Gain of electrons), or Roman Catholic and Orthodox (Reduction – Cathode, anode – Oxidation), or LEO the lion says GER (Losing electrons is Oxidation, Gaining electrons is Reduction). This process is widely used in metals refining. For example, in copper refining, copper anodes, an intermediate product from the furnaces, are electrolysed in an appropriate solution (such as sulfuric acid) to yield high purity (99.99%) cathodes. Copper cathodes produced using this method are also described as electrolytic copper. Historically, when non reactive anodes were desired for electrolysis, graphite (called plumbago in Faraday's time) or platinum were chosen. They were found to be some of the least reactive materials for anodes. Platinum erodes very slowly compared to other materials, and graphite crumbles and can produce carbon dioxide in aqueous solutions but otherwise does not participate in the reaction.
Анод аккумуляторного или гальванического элемента
В аккумуляторе или гальваническом элементе анод — это отрицательный электрод, из которого электроны вытекают во внешнюю цепь. Внутри элемента положительно заряженные катионы удаляются от анода (хотя он отрицательный и следовательно должен их притягивать, это обусловлено разницей в электродном потенциале анода и катода относительно раствора электролита); однако во внешней цепи электроны выталкиваются через отрицательный контакт и, таким образом, проходят по цепи под действием разности потенциалов, как и ожидается. Производители аккумуляторов могут считать отрицательный электрод анодом, особенно в технической документации. Хотя это неверно с электрохимической точки зрения, это позволяет решить вопрос о том, какой электрод является анодом в перезаряжаемом (или вторичном) элементе. При использовании традиционного определения анод меняет свою полярность в циклах заряда и разряда.
In a battery or galvanic cell, the anode is the negative electrode from which electrons flow out towards the external part of the circuit. Internally the positively charged cations are flowing away from the anode (even though it is negative and therefore would be expected to attract them, this is due to electrode potential relative to the electrolyte solution being different for the anode and cathode metal/electrolyte systems); but, external to the cell in the circuit, electrons are being pushed out through the negative contact and thus through the circuit by the voltage potential as would be expected. Battery manufacturers may regard the negative electrode as the anode, particularly in their technical literature. Though from an electrochemical viewpoint incorrect, it does resolve the problem of which electrode is the anode in a secondary (or rechargeable) cell. Using the traditional definition, the anode switches ends between charge and discharge cycles.
Анод вакуумной трубки
В электронных вакуумных устройствах, таких как электронно-лучевая трубка, анод является положительно заряженным электронным коллектором. В трубке анод – это положительно заряженная пластина, которая собирает электроны, испускаемые катодом, благодаря электрическому притяжению. Он также ускоряет поток этих электронов.
In electronic vacuum devices such as a cathode ray tube, the anode is the positively charged electron collector. In a tube, the anode is a charged positive plate that collects the electrons emitted by the cathode through electric attraction. It also accelerates the flow of these electrons.
Диодный анод
В полупроводниковом диоде анод представляет собой P-область, которая изначально поставляет дырки в переход. В области перехода дырки, поступающие от анода, рекомбинируют с электронами, поступающими из N-области, создавая обеднённую зону. Поскольку P-область поставляет дырки в обеднённую зону, в P-области остаются отрицательные ионы примеси ("P" обозначает положительные ионы носителей заряда). Это создаёт отрицательный заряд на аноде. Когда к аноду диода из цепи прикладывается положительное напряжение, больше дырок может быть передано в обеднённую зону, что приводит к проводимости диода и позволяет току протекать по цепи. Термины "анод" и "катод" не следует применять к диоду Зенера, поскольку он проводит ток в обоих направлениях в зависимости от полярности приложенного потенциала (т.е. напряжения).
In a semiconductor diode, the anode is the P doped layer which initially supplies holes to the junction. In the junction region, the holes supplied by the anode combine with electrons supplied from the N doped region, creating a depleted zone. As the P doped layer supplies holes to the depleted region, negative dopant ions are left behind in the P doped layer ('P' for positive charge carrier ions). This creates a base negative charge on the anode. When a positive voltage is applied to anode of the diode from the circuit, more holes are able to be transferred to the depleted region, and this causes the diode to become conductive, allowing current to flow through the circuit. The terms anode and cathode should not be applied to a Zener diode, since it allows flow in either direction, depending on the polarity of the applied potential (i. e. voltage).
Приносящий жертву анод
При катодной защите металлический анод, более реакционноспособный в данной коррозионной среде, чем защищаемая металлическая система, электрически соединяется с этой системой. В результате коррозии или растворению подвергается анод, а не защищаемая система. Например, корпус судна из железа или стали может быть защищен цинковым жертвенным анодом, который растворяется в морской воде, предотвращая коррозию корпуса. Жертвенные аноды особенно важны для систем, в которых движущиеся жидкости генерируют статический заряд, например, трубопроводов и судов. Они также обычно используются в водонагревателях накопительного типа. В 1824 году, чтобы снизить воздействие этого разрушительного электролитического действия на корпуса кораблей, их крепления и подводное оборудование, ученый-инженер Хамфри Дэви разработал первую и до сих пор наиболее распространенную систему электролитической защиты морских судов. Дэви устанавливал жертвенные аноды, изготовленные из более реакционноспособного (менее благородного) металла, прикрепляя их к корпусу судна и электрически соединяя для формирования катодной защитной цепи. Менее очевидным примером такого типа защиты является процесс цинкования железа. Этот процесс покрывает железные конструкции (например, ограждения) слоем цинка. Пока цинковое покрытие не повреждено, железо защищено от коррозии. Однако цинковое покрытие неизбежно нарушается, либо растрескивается, либо повреждается механически. В этом случае коррозионные элементы выступают в роли электролита, а сочетание цинка и железа – в роли электродов. Возникающий ток обеспечивает «жертву» цинкового покрытия, но предотвращает коррозию основного железа. Такое покрытие может защищать железную конструкцию в течение нескольких десятилетий, но после истощения защитного слоя железо быстро корродирует. Если же для покрытия стали использовать олово, то при нарушении целостности покрытия окисление железа, наоборот, ускоряется.
In cathodic protection, a metal anode that is more reactive to the corrosive environment than the metal system to be protected is electrically linked to the protected system. As a result, the metal anode partially corrodes or dissolves instead of the metal system. As an example, an iron or steel ship's hull may be protected by a zinc sacrificial anode, which will dissolve into the seawater and prevent the hull from being corroded. Sacrificial anodes are particularly needed for systems where a static charge is generated by the action of flowing liquids, such as pipelines and watercraft. Sacrificial anodes are also generally used in tank type water heaters. In 1824 to reduce the impact of this destructive electrolytic action on ships hulls, their fastenings and underwater equipment, the scientist engineer Humphry Davy developed the first and still most widely used marine electrolysis protection system. Davy installed sacrificial anodes made from a more electrically reactive (less noble) metal attached to the vessel hull and electrically connected to form a cathodic protection circuit. A less obvious example of this type of protection is the process of galvanising iron. This process coats iron structures (such as fencing) with a coating of zinc metal. As long as the zinc remains intact, the iron is protected from the effects of corrosion. Inevitably, the zinc coating becomes breached, either by cracking or physical damage. Once this occurs, corrosive elements act as an electrolyte and the zinc/iron combination as electrodes. The resultant current ensures that the zinc coating is sacrificed but that the base iron does not corrode. Such a coating can protect an iron structure for a few decades, but once the protecting coating is consumed, the iron rapidly corrodes. If, conversely, tin is used to coat steel, when a breach of the coating occurs it actually accelerates oxidation of the iron.
Анод с напряжением
Другая катодная защита применяется к аноду с принужденным током. Он изготовлен из титана и покрыт смешанным оксидом металлов. В отличие от жертвенного анода, анод с принужденным током не разрушается в процессе защиты. Эта технология использует внешний ток, подаваемый источником постоянного тока, для обеспечения катодной защиты. Аноды с принужденным током используются для защиты крупных сооружений, таких как трубопроводы, суда, городские водонапорные башни, водонагреватели и многое другое.
Another cathodic protection is used on the impressed current anode. It is made from titanium and covered with mixed metal oxide. Unlike the sacrificial anode rod, the impressed current anode does not sacrifice its structure. This technology uses an external current provided by a DC source to create the cathodic protection. Impressed current anodes are used in larger structures like pipelines, boats, city water tower, water heaters and more.
Связанный антоним
Противоположность анода — катод. При изменении направления тока через устройство электроды меняют свои функции: анод становится катодом, а катод — анодом, пока приложено обратное напряжение. Исключение составляют диоды, где обозначение электродов всегда привязано к направлению прямого тока.
The opposite of an anode is a cathode. When the current through the device is reversed, the electrodes switch functions, so the anode becomes the cathode and the cathode becomes anode, as long as the reversed current is applied. The exception is diodes where electrode naming is always based on the forward current direction.