Elektrodas yra laidininkas, kuris perduoda elektros srovę iš vienos terpės į kitą, dažniausiai iš maitinimo šaltinio į įrenginį ar medžiagą. Jis gali būti įvairių formų, įskaitant vielą, plokštę ar strypą, ir dažniausiai yra pagamintas iš metalo, pvz., vario, sidabro, švino arba cinko, bet gali būti pagamintas ir iš nemetalinės medžiagos. kuris praleidžia elektrą, pavyzdžiui, grafitas. Elektrodai naudojami suvirinimui, galvanizavimui, akumuliatoriams, medicinoje ir pramonėje elektrolizės procesuose.
Anodai ir katodai
Esant nuolatinei (DC) srovei, elektrodai yra poromis ir yra žinomi kaip anodai ir katodai. Akumuliatoriui ar kitam nuolatinės srovės šaltiniui katodas apibrėžiamas kaip elektrodas, iš kurio išeina srovė, o anodas kaip taškas, į kurį ji grįžta. Dėl istorinių, o ne mokslinių priežasčių elektra grandinėje pagal susitarimą vaizduojama kaip keliaujanti iš teigiamo į neigiamą, todėl ji vertinama kaip teigiamo krūvio srautas iš katodo ir į anodą. Tačiau elektros srovę sudaro mažų neigiamai įkrautų dalelių, vadinamų elektronais, srautas, todėl šis srautas iš tikrųjų yra priešinga kryptimi. Šiame kontekste turbūt geriau mąstyti tiesiog teigiamais ir neigiamais terminalais.
Akumuliatoriaus arba elektrocheminio elemento viduje elektrodai yra pagaminti iš skirtingų medžiagų, kurių vienas lengviau atiduoda elektronus nei kitas. Jie palaiko ryšį su laidžia chemine medžiaga, kuri gali suskaidyti į teigiamo ir neigiamo krūvio jonus. Kai grandinė baigta, kitaip tariant, kai baterija yra prijungta prie elektros prietaiso, pavyzdžiui, lemputės, elemente vyksta redokso reakcija. Tai reiškia, kad laidžioji cheminė medžiaga viename elektrode įgyja elektronų (procesas, žinomas kaip redukcija), o praranda juos kitame (procesas, vadinamas oksidacija), todėl elektronai teka kaip srovė aplink grandinę. Redukcija visada vyksta katode, o oksidacija – anode.
Įkraunamose baterijose šis procesas vyksta atvirkščiai, kol baterija kraunasi. Elektros srovė iš kito šaltinio naudojama redokso reakcijai maitinti priešinga kryptimi, o tai reiškia, kad anodas tampa katodu ir atvirkščiai. Vis dar yra taip, kad redukcija vyksta prie katodo, o oksidacija – prie anodo, tačiau srovės kryptis yra atvirkštinė, todėl kuris elektrodas yra neigiamas, o kuris teigiamas, priklauso nuo to, ar baterija tiekia srovę, ar įkrauna. Kartais ląstelės sujungiamos elektrodu, kuris veikia kaip vienos ląstelės anodas, o kito – kaip katodas. Tai žinoma kaip bipolinis elektrodas.
Kintamos (kintamos) srovės atveju nėra skirtumo tarp anodo ir katodo. Taip yra todėl, kad srovė nuolat keičia kryptį, daug kartų per sekundę. Todėl tokio tipo srovę naudojantys elektrodas nuolat persijungtų iš neigiamo į teigiamą.
Elektrolizė
Šiame procese nuolatinė srovė teka per laidžią skystą terpę nuo katodo iki anodo, todėl vyksta redukcijos ir oksidacijos procesai. Tai labai naudingas būdas gaminti tam tikras chemines medžiagas ir ypač atskirti cheminius elementus nuo jų junginių. Kai kurių labai reaktyvių elementų atveju tai yra vienintelis praktiškas būdas tai padaryti.
Norint gauti tam tikrą elementą, jo joninis junginys gali būti elektrolizuojamas. Pavyzdys yra natrio metalo gamyba iš išlydytos druskos arba natrio chlorido. Tekant srovei teigiamai įkrauti natrio jonai pritraukiami prie neigiamo elektrodo arba katodo, kur jie įgyja elektronus, sudarydami natrio metalą. Neigiamą krūvį turintys chlorido jonai pritraukiami prie anodo, kur jie praranda elektronus ir susidaro chloro dujos, kurios taip pat surenkamos kaip šalutinis produktas.
Galvanizavimas
Šiame procese metalinis objektas padengiamas kitu metalu, siekiant pagerinti jo atsparumą korozijai arba išvaizdą. Dengiamas objektas sudaro katodą elektrolizės procese, panardinamas į tirpaus metalo junginio, kuris sudarys dangą, tirpalą, o anodas taip pat pagamintas iš šio metalo. Tekant srovei, teigiami metalo jonai iš tirpalo pritraukiami prie katodo ir ant jo susidaro nuosėdos. Kai tirpale esantys jonai sunaudojami, jie pakeičiami jonais, kurie susidaro iš anodo. Kartais anodas yra pagamintas iš kitos medžiagos, kuri nėra panaudota; Taikant šį metodą, metalo jonai turi būti pakeisti įpilant tirpalo.
Kiti naudojimo būdai
Elektrodai naudojami lankiniam suvirinimui, dviejų metalo dalių sujungimui naudojant didelę elektros srovę. Sunaudojamas elektrodas išsilydo ir suteikia metalus sujungiančią medžiagą. Nenaudojamas tipas yra pagamintas iš medžiagos, kurios lydymosi temperatūra labai aukšta, pavyzdžiui, volframo, ir tiesiog suteikia šilumą, kad ištirptų kita medžiaga, kuri sudaro jungtį. Medicinoje elektrodai gali būti naudojami avariniais atvejais elektros srovei į širdį nukreipti taikant defibriliacijos metodą. Jie taip pat naudojami registruoti elektrinį aktyvumą smegenyse atliekant elektroencefalogramą (EEG).