Что такое анод, определение и как связан с электрическими цепями

Вы, вероятно, слышали термин «анод», когда говорили о батарее. В этом уроке мы определим, что такое анод, как он функционирует как часть системы, и несколько простых способов вспомнить, что такое анод.

Определение

Анод является частью компонента, который составляет электрическую цепь. Итак, давайте начнем с некоторых основ электрической цепи, чтобы мы могли по-настоящему понять, что такое анод и как он вписывается в общую картину.

Очень просто, электрическая цепь — это система, в которой электрический ток, который определяется как поток электрического заряда, протекает через проводник. Проводник обычно является чем-то простым, например, медным проводом, но может быть и более сложным, например, жидким или газообразным раствором, который называется электролитом.

Но что вызывает электрический ток? Если бы я подключил конец провода к концу в петле, электроны текли бы через провод?

Ответ — нет, и причина в том, что, имея только проводник, у нас нет ничего, что заставляет электрический заряд течь. Итак, как нам заставить электрический заряд течь? Мы делаем это, добавляя в схему компонент, который обеспечивает то, что называется электрическим потенциалом.

Электрический потенциал — это упрощенный способ описания потенциальной энергии, которую электрическая частица имеет благодаря своему расположению. Чтобы действительно понять этот принцип, мы можем провести аналогию с гравитацией.

Давайте подумаем о гравитации очень просто как об энергетическом поле. Находясь рядом с Землей, объекты с массой, включая нас самих, испытывают воздействие этого гравитационного энергетического поля каждый день. Мы потянулись к Земле. У нас есть способ количественного определения этих эффектов путем расчета энергии, необходимой для достижения определенных физических мест в гравитационном поле, и это уравнение для потенциальной энергии ( PE ), которое:

PE = m * g * h (Уравнение 1)

где m — масса объекта, g — ускорение силы тяжести объекта, а h — высота объекта.

Итак, что говорит нам это уравнение? Это говорит нам о том, что если мы с нашей массой ( m ) находимся на определенной высоте ( h ), у нас будет определенное количество потенциальной энергии ( PE ). Другой способ думать об этом заключается в том, что если вы хотите поднять свою массу на определенную высоту, что-то должно обеспечить необходимое количество энергии, чтобы вы туда попали. Думайте об этом как о восхождении на гору — если вы находитесь на вершине, вы вкладываете много энергии, чтобы добраться туда, потому что вы боролись с гравитационным полем Земли все время!

Электрический потенциал очень похож на гравитационный потенциал. Он описывает количество энергии, которое частица имеет в зависимости от ее местоположения. Это способ количественно определить, сколько энергии было дано частице, чтобы заставить ее двигаться против электрического поля. В случае нашей электрической цепи это поле является полем, созданным отталкиванием электрической частицы к другим подобным частицам. Итак, как и в ситуации с альпинизмом, мы описываем частицу, которая пробилась сквозь электрическое поле, чтобы добраться туда, где она есть!

Как аноды вписываются в электрическую цепь

Какое отношение это имеет к аноду? Анод — это одна часть устройства в электрической цепи, в которой электроны накапливаются и уходят через проводник.

Давайте поговорим об очень конкретном примере, с которым мы все, вероятно, знакомы — о батарее.

Батарея работает за счет размещения электролитического раствора и двух проводников на каждом конце, как показано на рисунке 1 ниже. Для наших целей мы скажем, что нижний конец — это анод, а верхний конец — это противоположность анода, которую мы называем катодом.

размещения электролитического раствора и двух проводников на каждом конце

Химическая реакция внутри батареи приводит к тому, что электроны, которые заряжены отрицательно, собираются на аноде, а протоны, которые заряжены положительно, собираются на катоде, как показано на рисунке 2 ниже:

Химическая реакция внутри батареи

Как видите, мы приближаемся к тому, чтобы иметь все компоненты, которые нам нужны для нашей электрической цепи. Электролит в батарее создает разность электрических потенциалов и движущую силу для протекания тока. Все, что нам нужно сделать, это подключить два конца батареи, и у нас будет поток электронов от анода к катоду, как вы видите на рисунке 3 ниже:

поток электронов от анода к катоду

Теперь, когда мы настроили нашу электрическую цепь, мы можем действительно понять, что такое анод.

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

comments powered by HyperComments
Оценки статьи:
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (1 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...