Quelle est la définition de «cathode»?

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Selon la définition de Wikipedia , une cathode est "une électrode à travers laquelle le courant électrique s'écoule d'un appareil électrique polarisé". Cependant, la direction du flux de courant est une convention purement arbitraire, et est en fait la direction opposée à laquelle les électrons circulent dans un conducteur métallique. Par conséquent, cette définition semble faire un peu défaut.

Si la définition fait référence aux porteurs de courant, alors la définition pourrait être reformulée comme "la cathode est une électrode à travers laquelle les porteurs de courant chargés s'écoulent" (ou "dans"?).

Comment définiriez-vous ce terme clairement et sans ambiguïté? L'utilisation courante du terme "cathode" s'inverse-t-elle vraiment lorsque le porteur de courant est positif, comme le suggère l'article?


Edit : Ce qui me déroute en fait, c'est la phrase "la polarité de la cathode n'est pas toujours négative" . Si les électrons s'écoulent toujours dans la cathode (à titre de définition de la cathode ), cette affirmation implique que la cathode peut être à une tension positive par rapport à l'anode. Cela peut-il se produire dans un conducteur "simple" comme un électrolyte, ou cela nécessite-t-il un circuit spécial?

Roman Starkov
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les électrons ont une charge négative, un flux d'électrons représente un flux de courant positif dans la direction opposée. C'est un sujet que les gens soulèvent souvent comme un "problème" qui n'en est pas un, c'est juste un point mineur sur lequel les gens restent coincés.
Kortuk
Re votre montage: Pensez à la différence entre une source d'énergie électrique et un évier. Une résistance (positive) est toujours un puits d'énergie; le courant électrique entre toujours dans la borne positive et sort de la borne négative. Considérons maintenant un condensateur. Si l'énergie circule vers le condensateur, c'est-à-dire si le condensateur se charge, le courant entre dans la borne positive. Cependant, lorsque le condensateur se décharge, le courant sort de la borne positive, de l'énergie s'écoule maintenant du condensateur.
Alfred Centauri

Réponses:

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Wiki a raison, la cathode est la borne d'un composant où la charge s'écoule. Le flux de charge (courant) est la définition "standard" (c'est-à-dire celle de Franklin du positif au négatif, l'opposé du flux d'électrons).

La cathode d'un composant peut changer en fonction de son état - par exemple, lorsqu'une batterie se décharge, la cathode est sa borne positive et lors de la charge de sa borne négative (puisque la charge circule maintenant dans la borne positive, plutôt que vers l'extérieur, et sur le négatif, donc ils sont inversés)

Oli Glaser
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"Le wiki a raison". Pas nécessairement. Rappelez-vous notre photodiode? :-). Ou une diode zener.
stevenvh
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@stevenvh - Oh non - pas encore la photodiode! Les définitions d'anode et de cathode ont été faites avant l'invention / découverte du zener (celui qui a entendu parler d'un zener thermionique? :) donc les définitions sont devenues quelque peu lâches avec le temps. Le courant circule très certainement dans la cathode d'un zener comme vous le dites (généralement!).
MikeJ-UK
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Définissons la cathode où se trouve la bande colorée sur l'appareil; o)
jippie
@jippie - sauf sur l'hémisphère sud, alors je suis d'accord :-)
stevenvh
@Steven - oui, très bon point, cela aurait dû être une description fonctionnelle pour eux aussi, pas structurelle. Je suis d'accord avec le lien qu'Alfred a publié selon lequel faire référence à "côté dopé P" et "côté dopé N" serait plus clair.
Oli Glaser
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Le courant électrique est un courant abstrait , le flux de charge électrique , pas un courant physique comme, disons, le courant d' électrons , le flux d' électrons .

Mais la charge électrique est une propriété des choses, pas une chose , c'est-à-dire que la charge électrique est toujours "portée" par une chose .

Ainsi, alors qu'un courant d'électrons est nécessairement un courant électrique (en raison de la charge électrique négative portée par l'électron), un courant électrique n'est pas nécessairement un courant d'électrons.

Par exemple, dans une solution saline, nous avons deux espèces d'ions chargés électriquement, l'ion sodium chargé positivement et l'ion clore chargé négativement. Imaginez que les ions sodium se déplacent vers la droite et les ions chlore se déplacent vers la gauche.

Évidemment, nous avons deux courants ioniques dans des directions opposées mais il n'y a qu'un seul courant électrique et il doit avoir une direction. La direction du courant électrique est, par convention, la direction du flux de charge positive.

Donc, dans ce cas, les deux courants ioniques contribuent à un courant électrique vers la droite. Le premier terme est dû aux ions positifs à droite. Le deuxième terme est dû aux ions négatifs à gauche où le signe négatif "inverse" numériquement la contribution au courant électrique .

Pensez-y de cette façon, si je vous disais que je voyageais à -60 mph à l'ouest, vous sauriez que j'allais en fait à 60 mph à l' est . De même, un courant de charge négatif vers la gauche est un courant électrique vers la droite.

Donc, ce qui précède est tout simplement pour dire que la définition ne manque pas.

Alfred Centauri
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Bien sûr, lorsque vous basculez entre parler d'électrons et parler de courant électrique, la direction bascule.

Vous pouvez définir la cathode comme "le terminal où les électrons s'écoulent dans l'appareil", mais comme nous sommes habitués dans la vie électronique de tous les jours à parler du courant circulant de + à -, la définition équivalente en termes de courant est comme l'indique votre lien Wiki: "le terminal où le courant sort de l'appareil".

Les deux définitions de l'OMI sont totalement sans ambiguïté. Leur utilité dépend du contexte.

Wouter van Ooijen
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Zener diode, photodiode, ...
stevenvh
@stevenvh, cela parle de ce problème: av8n.com/physics/anode-cathode.htm#i-zener . Les termes «anode» et «cathode» s'appliquent correctement à la fonction et non à la structure.
Alfred Centauri
@Alfred - Je ne suis pas sûr d'être d'accord ici. Cette LED pourrait également être utilisée comme photodiode, donc nous ne devrions pas non plus parler d'anode / cathode pour les LED pour éviter toute confusion? Merci pour le lien, cependant.
stevenvh
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@stevenvh, vous êtes les bienvenus. C'est toujours une question de contexte. Par exemple, "anode" et "cathode" quand on se réfère aux diodes est dans le contexte de la structure . La définition en question se situe dans le contexte de la fonction . La confusion se produit lorsque le contexte n'est pas clair ou oublié.
Alfred Centauri
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Je pense que les définitions de «anode» et «cathode» sont devenues plutôt lâches avec le temps. Comme d'autres l'ont mentionné, dans le cas des photodiodes et des zeners, le courant peut circuler dans la cathode.

À l'époque où le seul type de diode était la variété thermionique, la distinction entre les bornes était claire. Les électrons "bouillent" hors de la cathode et sont attirés par l'anode, donc le courant conventionnel doit circuler dans l'anode et hors de la cathode.

Lorsque la diode semi-conductrice est apparue, les termes anode et cathode ont été conservés, mais je pense que ce sont des noms impropres au sens d'origine. Mais il y a rarement (voire jamais) de confusion, donc je suppose que c'est un point discutable.

MikeJ-UK
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Je voudrais résumer les points soulevés par tout le monde dans ma propre réponse, car j'ai dû les reprendre à partir de plusieurs réponses (que j'ai toutes votées positivement). Merci tout le monde; cette réponse n'est possible que parce que vous m'avez expliqué :)

Une cathode est l'électrode d'où sort le courant à un instant particulier. Cela se réfère à la direction arbitraire du courant qui est une convention omniprésente dans l'électronique moderne. Si le courant sort de l'électrode par cette convention, l'électrode agit comme une cathode . Si le flux de courant à une borne inverse la direction, la borne passe d'une cathode à une anode.

Lorsque le courant est transporté par des électrons, les électrons s'écoulent dans la cathode. Dans les électrolytes, les ions chargés négativement se déplacent vers la cathode, et les ions chargés positivement s'éloignent d'elle (bien qu'ils ne s'écoulent pas physiquement dans ou hors de la cathode, pas très profondément de toute façon).

Certaines pièces électroniques ont l'une de leurs bornes désignée comme borne positive et l'autre comme borne négative. Cela ne signifie pas que l'un d'eux est toujours la cathode. Cela dépend entièrement du fait que le courant circule actuellement dans ou hors d'un terminal spécifique. Ainsi, dans un condensateur polarisé en cours de charge, le courant circule dans la borne positive, donc la borne négative est la cathode. Pendant que le même condensateur se décharge, le courant sort de la borne positive, ainsi la borne positive devient la cathode.

La différence de potentiel entre la cathode et l'anode peut être à la fois positive et négative et ne détermine pas quelle borne agit comme cathode.

romkyns
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