Что такое анод и катод?

Как определить, где анод, а где катод?

При определении катода и анода необходимо в первую очередь ориентироваться на направление тока, а не на полярность источника питания. Несмотря на то, что эти понятия тесно связаны с полярностью тока, они больше обусловлены направлениями векторов электричества.

Например, в аккумуляторах, при перезарядке, происходит изменение ролей катода и анода. Это связано с тем, что во время зарядки изменяется направление электрического тока. Электрод, выполнявший роль электрода при работе аккумулятора в режиме источника питания во время зарядки выполняет функции катода и наоборот – катод превращается в анод.

На рис. 1, изображено процесс электролиза, при котором происходит перемещение анионов (отрицательных ионов) и катионов (положительных ионов). Анионы устремляются к аноду, а положительные катионы – в сторону катода.

Рис. 1. Электролиз

При электролизе перемещаются носители зарядов разных знаков, однако, по определению, анодом является тот электрод, в который втекает ток. На рисунке анод подсоединён к положительному полюсу источника тока, а значит, ток условно втекает в этот электрод.

Обратите внимание на рисунок 2, где изображена схема гальванического элемента. Рис

2. Гальванический элемент

Рис. 2. Гальванический элемент

Плюсовой вывод источника тока является катодом, а не анодом, как можно было бы ожидать. При внимательном изучении принципа работы гальванического элемента можно понять, почему анод является отрицательным полюсом.

Обратите внимание на рисунок строения гальванического источника тока. Стрелки (вверху) указывают направление движения электронов, однако направлением тока условно принято считать перемещение от плюса к минусу

То есть, при замыкании цепи, ток входит именно в отрицательный полюс, который и является анодом, на котором происходит реакция окисления. Иначе говоря, ток от положительного электрода через нагрузку попадает на анод, являющийся отрицательным полюсом гальванического элемента. При вдумчивом подходе все стает на свои места.

При определении позиций анода и катода в радиоэлектронных элементах пользуются справочными материалами.

На назначение электродов указывает:

форма корпуса (рис. 3);
длина выводов (для светодиодов) (рис. 4);
метки на корпусах приборов или знака анода;
различная толщина выводов диода.

Рис. 3. Диод

Рис. 4. Электроды светодиода Определение назначений выводов у полупроводниковых диодов можно определить с помощью измерительных приборов. Например, все типы диодов (кроме стабилитронов) проводят ток только в одном направлении. Если вы подключили тестер или омметр к диоду, и он показал незначительное сопротивление, то к положительному щупу прибора подключен анод, а к отрицательному – катод.

Если известен тип проводимости транзистора, то с помощью того же тестера можно определить выводы эмиттера и коллектора. Между ними сопротивление бесконечно велико (тока нет), а между базой и каждым из них проводимость будет (только в одну сторону, как у диода). Зная тип проводимости, по аналогии с диодом, можно определить: где анод, а где катод, а значит определить выводы коллектора или эмиттера (см. рис. 5).

Рис. 5. Транзистор на схемах и его электроды

Что касается вакуумных диодов, то их невозможно проверить путем измерения обычными приборами. Поэтому их выводы расположены таким образом, чтобы исключить ошибки при подключении. В электронных лампах выводы точно совпадают с расположением контактов гнезда, предназначенного для этого радиоэлемента.

Как определить, где плюс и минус

Определить полярность светодиода можно несколькими способами:

визуально (по длине ножки, по внутренней части колбы, по толщине выводов);
при помощи измерительного устройства (мультиметра, тестера);
путем подключения питания;
по технической документации.

Чаще всего применяется визуальный осмотр прибора. Производители стараются указывать маркировку и метки, по которым можно определить, где плюс и минус у светодиода. Все приведенные методы просты, и их может использовать человек без соответствующих знаний.

Определяем зрительно

Визуальный осмотр является самым простым способом определения полярности. Существует несколько видов корпусов светодиодов. Наиболее распространенный – цилиндрический диод с диаметром 3,5 мм и более. Чтобы определить катод и анод у диода, нужно рассмотреть прибор. Через прозрачную поверхность будет видно, что площадь катода (отрицательный контакт) больше, чем у анода (положительный). Если рассмотреть внутреннюю часть невозможно, стоит посмотреть на выводы, они также различаются по размерам. Катод будет больше.

Светодиоды для поверхностного монтажа активно используются в прожекторах, лентах, светильниках. Определить контакты в них можно также зрительно. Они имеют ключ (скос), который указывает на отрицательный электрод.

У некоторых светодиодов может быть метка, указывающая на полярность. Это точка, кольцевая полоса, которая смещена к плюсу. У старых образцов есть заостренная с одной стороны форма, соответствующая положительному электроду.

С помощью подключения питания

Найти соответствующие электроды можно путем подачи напряжения малой величины. С помощью такого способа можно также определить исправность прибора. Потребуется источник постоянного тока (например, батарейка или аккумулятор). Светодиод нужно приложить к контактам. При правильном подключении и поднятии напряжения до 3 В диод будет загораться, а его насыщенность и яркость будет расти. Если подключение произошло неверно и полярность не соблюдена, светодиод не засветится.

Дополнительно можно подключить последовательно токоограничивающий резистор с сопротивлением выше 600 Ом. Это обезопасит светодиод от пробоя.

Применение мультиметра

Мультиметр – профессиональное устройство, помогающее определить не только плюс и минус светодиода, но и найти короткое замыкание в электросети, провести диагностику электронных компонентов, замерить основные параметры. С помощью мультитестера можно также определить цвет свечения у диода и пригодность к применению.

Произвести проверку мультиметром можно тремя способами:

Переключатель мультитестера устанавливается в положение «Проверка сопротивления – 2 кОм». Щупами нужно коснуться электродов светодиода. Когда красный щуп коснется анода, а черный – катода, на дисплее появится число от 1600 до 1800. В ином случае или при неисправности на экране будет высвечена 1. Минус способа – отсутствует засветка кристалла.
Переключатель нужно поставить в «прозвонка, проверка диода». Когда красный щуп коснется анода, а черный катода, светодиод начнет светиться. В ином случае диод никак не отреагирует.
Для последнего способа щупы не потребуются. В большинстве моделей есть два гнезда, около которых есть обозначения Е и С – эмиттер и коллектор соответственно. Они используются для проверки транзисторов, но для светодиода это способ также подходит. Если в отверстие С будет помещен катод, светодиод загорится. Это самый быстрый и эффективный метод.

Определение с помощью технической документации

В документе к светодиоду можно найти достаточное количество информации о производителе, хаpaктеристиках, в том числе о полярности. На одно устройство паспорт выдается редко, его можно получить при покупке большой партии компонентов.

Найти информацию можно самостоятельно, если знать марку светодиода. По таблицам с техническими хаpaктеристиками данной модели можно найти способ подключения и где плюс, а где минус.

Применение

Электроды в качестве анода и катода наиболее часто применяются:

в электрохимии;
вакуумных электронных приборах;
полупроводниковых элементах.

Рассмотрим в общих чертах сферы применения анодов и катодов.

В электрохимии

В данной сфере анод и катод являются ключевыми понятиями, в процессе прохождения электрохимических реакций, используемых в основном для восстановления металлов. Такие реакции называют электролизом. Использование процессов электролиза позволяет получать чистые металлы, так как на катоде образуются атомы только того металла, положительные ионы которого содержатся в растворе электролита.

Методом электролиза наносят очень тонкое цинковое покрытие стальных листов и деталей любой конфигурации. Гальваническое покрытие эффективно защищает металл от коррозии.

В вакуумных электронных приборах

Примером вакуумных приборов служат радиоэлектронные лампы, электронно-лучевые трубки, кинескопы телевизоров. Они работают по одному и тому же принципу: Разогретый катод испускает электроны, которые устремляются к аноду с высоким положительным электрическим потенциалом.

Образование электронов на раскаленном электроде называется термоэмиссией, а электрический ток, возникающий между катодом и анодом, называется термоэмиссионным. Ценность таких приборов в том, что они проводят ток только в одном направлении – от катода к аноду.

Добавление сетки между электродами позволяет регулировать параметры тока в широких пределах, путем изменения напряжения на сетке. Такие вакуумные лампы используются в качестве усилителей сигналов. В данное время вакуумные приборы используются довольно редко, так как их с успехом заменяют миниатюрные полупроводниковые диоды и транзисторы, часто выполненные на монокристалле в виде микросхемы.

В полупроводниковых приборах

Электронные детали на основе полупроводников ценятся малым потреблением тока и небольшими размерами. Они почти вытеснили вакуумные лампы из употребления. Выводы полупроводниковых приборов традиционно называют анодами и катодами.

При всех плюсах полупроводников, у этих приборов есть недостаток – они «шумят». В усилителях большой мощности эти шумы становятся заметными. В качественной усилительной аппаратуре по-прежнему применяются вакуумные лампы.

Электронно-лучевые кинескопы в современных телевизорах вытесняются экранами с LED подсветкой. Они более экономичны, отлично передают цветовую палитру, позволяют сделать приемник почти плоским.

Подключение мигающих и многоцветных светодиодов

Внешне мигающие светодиоды ничем не отличаются от обычных аналогов и могут мигать одним, двумя или тремя цветами по заданному производителем алгоритму. Внутреннее отличие состоит в наличии под корпусом ещё одной подложки, на которой расположен интегральный генератор импульсов. Номинальный рабочий ток, как правило, не превышает 20 мА, а падение напряжения может варьироваться от 3 до 14 В. Поэтому перед подключением мигающего светодиода нужно ознакомиться с его характеристиками. Если их нет, то узнать параметры можно экспериментальным путём, подключившись к регулируемому БП на 5–15 В через резистор сопротивлением 51-100 Ом.

В корпусе многоцветного RGB-светодиода расположены 3 независимых кристалла зелёного, красного и синего цвета. Поэтому при расчёте номиналов резисторов нужно помнить, что каждому цвету свечения соответствует своё падение напряжения.

Определяем полярность светодиода. Где плюс и минус у LED

Любой любитель самоделок и электроники используют диоды в качестве индикаторов, или в качестве световых эффектов и освещения. Чтобы Led прибор светился, нужно его правильно подключить. Вам уже известно, что диод проводит ток только в одну сторону. Поэтому прежде чем паять, нужно определить где анод и катод у светодиода.

Вы можете встретить два обозначения LED на принципиальной электрической схеме.

Треугольная половина обозначения – анод, а вертикальная линия – катод. Две стрелки обозначают то, что диод излучает свет. Итак, на схеме указывается анод и катод диода, как найти его на реальном элементе?

Цоколевка 5мм диодов

Чтобы подключить диоды как на схеме нужно определиться где у светодиода плюс и минус. Для начала рассмотрим на примере распространённых маломощных 5 мм диодов.

На рисунке выше изображен: А — анод, К — катод и схематическое обозначение.

Обратите внимание на колбу. В ней видно две детали – это небольшой металлический анод, и широкая деталь похожая на чашу – это катод

Плюс подключается к аноду, а минус к катоду.

Если вы используете новые LED элементы, вам еще проще определить их цоколевку. Определить полярность светодиода поможет длина ножек. Производители делают короткую и длинную ножку. Плюс всегда длиннее минуса!

Если вы паяете не новый диод, тогда плюс и минус у него одинаковой длины. В таком случае определить плюс и минус поможет тестер или простой мультиметр.

Как определить анод и катод у диодов 1Вт и более

В фонариках и прожекторах 5мм образцы используются всё реже, на их смену пришли мощные элементы мощностью от 1 ватта или SMD. Чтобы понять где плюс и минус на мощном светодиоде, нужно внимательно посмотреть на элемент со всех сторон.

Самые распространённые модели в таком корпусе имеют мощность от 0,5 ватт. На рисунке красным обведена пометка о полярности. В данном случае значком «плюс» помечен анод у светодиода 1Вт.

Как узнать полярность SMD?

SMD активно применяются практических в любой технике:

Лампочки;
светодиодные ленты;
фонарики;
индикация чего-либо.

Их внутренностей разглядеть не получится, поэтому нужно либо использовать приборы для проверки, либо полагаться на корпус светодиода.

Например, на корпусе SMD 5050 есть метка на углу в виде среза. Все выводы, расположенные со стороны метки – это катоды. В его корпусе расположено три кристалла, это нужно для достижения высокой яркости свечения.

Подобное обозначение у SMD 3528 тоже указывает на катод, взгляните на эту фотографию светодиодной ленты.

Маркировка выводов SMD 5630 аналогична – срез указывает на катод. Его можно распознать еще и по тому, что теплоотвод на нижней части корпуса смещён к аноду.

Как определить плюс на маленьком SMD?

В отдельных случаях (SMD 1206) можно встретить еще один способ обозначения полярности светодиодов: с помощью треугольника, П-образной или Т-образной пиктограммы на поверхности диода.

Выступ или сторона, на которую указывает треугольник, является направлением протекания тока, а вывод расположенный там – катодом.

Определяем полярность мультиметром

При замене диодов на новые, вы можете определить плюс и минус питания вашего прибора по плате.

Светодиоды в прожекторах и лампах обычно распаяны на алюминиевой пластине, поверх которой нанесён диэлектрик и токоведущие дорожки. Сверху она обычно имеет белое покрытие, на нём часто указана информация о характеристиках источника питания, иногда и распиновка.

Но как узнать полярность светодиода в лампочке или матрице если на плате нет сведений?

Например, на этой плате указаны полюса каждого из светодиодов и их наименование – 5630.

Чтобы проверить на исправность и определить плюс и минус светодиода воспользуемся мультиметром. Черный щуп подключаем в минус, com или гнездо со знаком заземления. Обозначение может отличаться в зависимости от модели мультиметра.

Далее выбираем режим Омметра или режим проверки диодов. Затем подключаем поочередно щупы мультиметра к выводам диода сначала в одном порядке, а потом наоборот. Когда на экране появятся хоть какие-то значения, или диод загорится – значит полярность правильная. На режиме проверки диодов значения равны 500-1200мВ.

В режиме измерения значения будут подобными тем, что на рисунке. Единица в крайнем левом разряде обозначает превышение предела, либо бесконечность.

Другие способы определения полярности

Самый простой вариант для определения где плюс у светодиода – это батарейки с материнской платы, типоразмера CR2032.

Её напряжение порядка 3-х вольт, чего вполне хватит чтобы зажечь диод. Подключите светодиод, в зависимости от его свечения вы определите расположение его выводов. Таким образом можно проверить любой диод. Однако это не очень удобно.

Жертвенный анод

Расходуемые аноды, устанавливаемые «на лету» для защиты металлических конструкций от коррозии.

При катодной защите металлический анод, который более реагирует на коррозионную среду, чем металлическая система, которую необходимо защитить, электрически связан с защищаемой системой. В результате металлический анод частично корродирует или растворяется вместо металлической системы. Например, корпус корабля из железа или стали может быть защищен цинковым анодом , который растворяется в морской воде и предотвращает коррозию корпуса. Жертвенные аноды особенно необходимы для систем, в которых статический заряд создается под действием текущих жидкостей, таких как трубопроводы и плавсредства. Протекторные аноды также обычно используются в водонагревателях резервуарного типа.

В 1824 году, чтобы уменьшить воздействие этого разрушительного электролитического воздействия на корпуса судов, их крепления и подводное оборудование, ученый-инженер Хамфри Дэви разработал первую и до сих пор наиболее широко используемую морскую систему электролизной защиты. Дэви установил расходуемые аноды, сделанные из более электрически реактивного (менее благородного) металла, прикрепленные к корпусу судна и электрически связанные, чтобы сформировать цепь катодной защиты.

Менее очевидным примером этого типа защиты является процесс цинкования железа. Этот процесс покрывает железные конструкции (например, ограждения) покрытием из металлического цинка . Пока цинк остается неповрежденным, железо защищено от воздействия коррозии. Неизбежно происходит повреждение цинкового покрытия в результате растрескивания или физического повреждения. Когда это происходит, коррозионные элементы действуют как электролит, а комбинация цинка и железа – как электроды. Результирующий ток гарантирует, что цинковое покрытие будет потеряно, но основное железо не подвергнется коррозии. Такое покрытие может защитить железную конструкцию в течение нескольких десятилетий, но как только защитное покрытие израсходовано, железо быстро корродирует.

Если же, наоборот, олово используется для покрытия стали, то при нарушении покрытия оно фактически ускоряет окисление железа.

Способы определения полярности

Методов определения полярности у светодиодов несколько. Проще, особенно у новых приборов, сделать это внешним осмотром. Производители учитывают особенности элементов и вводят в их маркировку и форму метки, по которым пользователю просто определить направление пропускания тока через элементы. Это помогает избегать ошибок при составлении электронных схем.

Определить полярность светодиодов в старых схемах помогут специальные приборы – тестеры, мультиметры.

Визуальный осмотр

Зрительно места расположения анода (плюса) и катода (минуса) можно определить по нескольким признакам:

у маломощных 5-миллимитровых LED-элементов у первого меньший силуэт, что видно при рассматривании колбы;
у новых приборов ножка анода длиннее;
у мощных светодиодов – больше 1 Вт – на анодной ножке может быть маркировка в виде знака «+».

У элементов SMD (предназначены для монтажа на поверхность), применяемых в лампочках, индикаторах, светодиодных лентах, проверка полярности производится по имеющимся меткам:

срезу угла корпуса, указывающему, что расположенные рядом выходы – катодные;
теплоотводу, который располагается ближе к аноду снизу корпуса;
пиктограммам в форме буквы П, обращенной верхней полкой в сторону анода, Т – ее верх обращен к катоду;
пиктограмме в виде треугольника, вершина которого указывает на катод.

Применение измерительного прибора

Проверить полярность таким способом требуется чаще при использовании старых элементов или их замене в схемах. Для этого применяют мультиметр (тестер).

Проверку с помощью мультиметра выполняют в такой последовательности:

Черный щуп измерителя прикладывают к минусу (выходу катода) или гнезду, на котором указан знак заземления.
Пользуются режимом Омметра или тем, которым проверяют диоды.
Щупы мультиметра прикладывают к выводам, меняя порядок.
Появление на экране каких-либо значений указывает на правильность полярности элемента.

С помощью технической документации

В электрических схемах диод обозначается треугольником, в вершине которого присутствует отрезок прямой, параллельный основанию. Вокруг знака может быть круг. Светодиод отличается наличием 2 дополнительных стрелок, размещенных сверху изображения со смещением к вершине треугольника и наклоненных в ее сторону.

Полюса светодиодов на схеме представлены следующими знаками:

Мнение эксперта
It-Technology, Cпециалист по электроэнергетике и электронике
Задавайте вопросы “Специалисту по модернизации систем энергогенерации”

Обозначение плюса конденсатора Соблюдение полярности при подключении конденсаторов к цепям схемы важно не только для правильного функционирования устройства. Спрашивайте, я на связи!

Обозначение в электрохимии и цветной металлургии

Что такое диод — принцип работы и устройство

Понятие анодов в электролитических процессах применимо в отношении положительно заряженных электродов. Электролиз, с помощью которого выделяются или очищаются различные химические элементы, – это влияние электрического тока на электролит. Электролитом выступают растворы солей или кислот. Другим электродом, участвующим в этой реакции, выступает катод.

Внимание! На отрицательно заряженном катоде (К) осуществляется реакция восстановления, на аноде (А) – процесс окисления. При этом «А» может частично разрушаться, участвуя в очищении металлов от нежелательных добавок

В металлургической промышленности аноды используют при нанесении защитных слоёв на продукт электрохимическим методом (гальваника) или электро-рафинированием. Электрическое очищение позволяет растворять на «А» черновой металл (с примесями) и осаждать его на «К» уже в очищенном виде.

Ряд часто применяемых анодов – изготовленные из металлов:

цинка;
меди;
никеля;
кадмия;
свинцовые (сплав свинца с сурьмой);
серебра;
золота;
платины.

Никелирование, оцинкование и прочее нанесение защитных или эстетически востребованных покрытий на изделия выполняются в основном из недрагоценных металлов.

С помощью «А» из драгметаллов повышают электропроводность компонентов электрических изделий и наносят слои благородных металлов на ювелирные украшения.

К сведению. Осаждаемый на катоде чистый металл также называют «катодом». Например, чистая медь полученная таким образом именуется «медный катод». Дальше её используют для изготовления медной фольги, проволоки и прочего.

Рафинирование металлов