{"id":51992,"date":"2023-03-05T08:54:16","date_gmt":"2023-03-05T07:54:16","guid":{"rendered":"https:\/\/botland.com.pl\/blog\/anoda-i-katoda-jak-to-dziala\/"},"modified":"2025-09-02T12:37:29","modified_gmt":"2025-09-02T10:37:29","slug":"anode-und-kathode-wie-funktioniert-das","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/botland.de\/blog\/anode-und-kathode-wie-funktioniert-das\/","title":{"rendered":"Anode und Kathode – wie funktioniert das?"},"content":{"rendered":"Lesezeit<\/span> 8<\/span> min.<\/span><\/span>\t\t
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Anode und Kathode<\/strong> sind Begriffe, die \u00fcblicherweise bei der Beschreibung von Batterien, Akkus, Zellen und Halbleiterbauelementen verwendet werden. Bevor wir zu einer angemessenen Beschreibung der Anode und Kathode \u00fcbergehen, muss man wissen, was eine Elektrode ist – im physikalisch-chemischen Sinne ist sie eine Substanz, die die Leitung des elektrischen Stroms in nichtmetallischen Materialien<\/strong> wie elektrochemischen Zellen<\/strong> unterst\u00fctzt, d. h. sie verringert den Widerstand zwischen den schlecht leitenden Elementen des elektrischen Stromkreises der Zelle. In der Regel besteht eine Elektrode aus zwei Hauptelementen, der Anode<\/strong> und der Kathode<\/strong>, mit denen sich die Richtung des elektrischen Stromflusses beschreiben l\u00e4sst. In diesem Artikel wird das Prinzip der Anode und der Kathode vorgestellt und in der Praxis erl\u00e4utert. <\/p>\n

Anode und Kathode – Etymologie<\/h3>\n

Zun\u00e4chst werden wir uns mit dem Ursprung der Begriffe Anode<\/em> und Kathode<\/em> und ihrer Bedeutung befassen. Sowohl die Anode als auch die Kathode in einem Stromkreis werden durch die Richtung des Stromflusses bezeichnet<\/strong>. Der Begriff Anode kommt aus dem Griechischen (anodos<\/i> – nach oben<\/strong>) und der Begriff Kathode (k\u00e1thodos<\/i> – nach unten<\/strong>). Warum haben wir die Definition aus dem Griechischen hervorgehoben? Weil sie die Bedeutung der Begriffe am besten und einfachsten wiedergibt – dass die Anode die Elektrode ist, in die der Strom hineinflie\u00dft, w\u00e4hrend die Kathode die Elektrode ist, aus der der Strom herausflie\u00dft. <\/p><\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Kathode – grundlegende Eigenschaften<\/h3>\n

Bei chemischen Reaktionen ist die Kathode die Elektrode, an der das Reduktionsph\u00e4nomen stattfindet<\/strong>. Sie tritt auch in elektrochemischen Zellen auf und ist in der Regel mit diesen verbunden. In diesem Fall  hatt die Kathode eine negative<\/strong> Polarit\u00e4t, da in den Zellen eine negative Spannung vorhanden ist, die zu chemischen Analysereaktionen (Zersetzung) f\u00fchrt. Diese Spannung kann auch das entgegengesetzte Vorzeichen (positiv) haben, wenn die umgekehrte Situation eintritt, in der chemische Reaktionen zur Erzeugung von Strom f\u00fchren. Dar\u00fcber hinaus kann die Kathode als Hei\u00dfkathode oder Kaltkathode bezeichnet werden. Eine Kathode, die durch das Vorhandensein eines Materials, das Elektronen emittieren kann, erw\u00e4rmt wird, ist eine Hei\u00dfkathode, w\u00e4hrend eine Kathode, bei der eine Emission stattfindet, eine Kaltkathode ist. <\/p>\n

Anode – grundlegende Eigenschaften<\/h3>\n

Grunds\u00e4tzlich ist die Anode in der Elektrochemie der Bereich, in dem die Oxidationsreaktion<\/strong> stattfindet. Normalerweise reagieren negative Ionen (Anionen) an der Anode aufgrund ihres negativen elektrischen Potenzials mit der Aufnahme von Elektronen. Diese Elektronen bewegen sich in Richtung der Quelle und zwingen sie zum Flie\u00dfen. In galvanischen Zellen ist die Anode eigentlich ein negativer Spannungspol und die Elektronen bewegen sich haupts\u00e4chlich nach au\u00dfen.  Eine galvanische Zelle<\/strong> ist daher ein einzigartiger Systemtyp. Im Gegensatz dazu hat die Anode in elektrolytischen Zellen (z. B. in Blei-S\u00e4ure-Batterien, die in Autos sehr verbreitet sind) ein positives Potenzial. Au\u00dferdem kann die Anode die Form einer Platte oder eines Drahtes annehmen, die eine \u00fcbersch\u00fcssige positive elektrische Ladung enthalten. <\/p>\n

Grundlegende Unterschiede zwischen Anode und Kathode<\/h3>\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Anode<\/strong><\/td>\nKathode<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
In diese Elektrode flie\u00dft Strom<\/td>\nVon dieser Elektrode flie\u00dft der Strom ab<\/td>\n<\/tr>\n
Die Anode hat normalerweise ein positives Potenzial (d. h.  eine positive Elektrode<\/strong>).<\/td>\nDie Kathode hat normalerweise ein negatives Potenzial (negative Elektrode<\/strong>)<\/td>\n<\/tr>\n
Verh\u00e4lt sich in der Regel wie ein Elektronentr\u00e4ger<\/td>\nVerh\u00e4lt sich in der Regel wie ein Elektronenakzeptor<\/td>\n<\/tr>\n
Tritt an Stelle der Anode in einer elektrolytischen Zelle bei der Oxidationsreaktion<\/td>\nTritt an Stelle der Kathode in einer elektrolytischen Zelle bei der Oxidationsreaktion<\/td>\n<\/tr>\n
Tritt an Stelle der Kathode in einer galvanischen Zelle bei der Oxidationsreaktion<\/td>\nTritt an Stelle der Anode in einer galvanischen Zelle bei der Oxidationsreaktion<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Elektrischer Ladungsfluss zwischen Kathode und Anode<\/h3>\n

Nach der allgemein anerkannten Konvention flie\u00dft der elektrische Strom in Gleichstromkreisen von der Kathode zur Anode (Elektronenfluss in entgegengesetzter Richtung), unabh\u00e4ngig von der Art der Zelle und ihrer Funktionsweise (Entladung oder Ladung). Die Polarit\u00e4t der Kathode bzw. der Anode kann je nach Funktionsweise der Zelle positiv oder negativ sein. Positiv geladene Kationen folgen immer der Richtung der Anode und negativ geladene Anionen wie Elektronen der Richtung der Kathode, auch wenn die Polarit\u00e4t der Kathode von der Konstruktion der Zelle abh\u00e4ngt und sich je nach Betriebsart \u00e4ndern kann. In Zellen, in denen elektrische Ladungsenergie gespeichert wird (z. B. beim Aufladen einer Batterie), nimmt die Kathode eine negative Polarit\u00e4t an (die Elektronen folgen der Kathode, aus der die elektrische Ladung abflie\u00dft), und wenn Energie freigesetzt wird (z. B. beim Betreiben einer Last aus einer Batterie, d. h. beim Entladen), nimmt die Kathode eine positive Polarit\u00e4t an.  <\/p>\n

Eine Batterie oder galvanische Zelle im Entladungsprozess ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode als positiver Pol betrachtet wird, da der Strom von der Kathode flie\u00dft, wenn der Stromkreis geschlossen ist. Im Inneren der Zelle wird der Strom aufgrund der durch die chemische Reaktion freigesetzten Energie von positiven Ionen aus dem Elektrolyten zur Kathode (die eine positive Polarit\u00e4t hat) getragen. Die Bewegung der Ionen setzt sich nach au\u00dfen fort, indem Elektronen in die Zelle (oder Batterie) eingef\u00fchrt werden, was zu einem positiven Strom f\u00fchrt (wenn der Stromkreis geschlossen ist). In einem galvanischen Daniell-Element zum Beispiel ist die Kupferelektrode eine Kathode mit positiver Polarit\u00e4t. Eine aufgeladene Batterie oder eine elektrolytische Zelle, in der eine Elektrolyse stattfindet, ist durch eine Kathode mit negativer Polarit\u00e4t gekennzeichnet. Von der Kathode flie\u00dft der Strom zur\u00fcck zur Quelle (z. B. ein Autoladeger\u00e4t oder ein USB-Ladeger\u00e4t), da Ladung in die Zellen eingebracht wird. <\/p>\n

Anode und Kathode in elektrochemischen Zellen<\/h3>\n

In der Elektrochemie ist die Anode die Elektrode einer elektrochemischen Zelle, an der die Oxidationsreaktion abl\u00e4uft, und im weiteren Sinne die Reduktionsreaktion an der Kathode. Chemische Reaktionen, die zu einer gleichzeitigen Oxidation und Reduktion f\u00fchren, werden als  Redoxreaktionen<\/em>  bezeichnet – red- aus Reduktion, -ox aus Oxidation (Oxidation). Bei solchen Reaktionen ist die Kathode mit Kationen (Elektronenakzeptoren) und die Anode mit Anionen (Elektronentr\u00e4ger) verbunden. Die Kathode kann eine negative Polarit\u00e4t haben, wie bei elektrolytischen Zellen (wo die Elektrizit\u00e4t in die Zelle eingespeist und f\u00fcr die Zersetzungsreaktionen der vorhandenen Chemikalien verwendet wird), oder eine positive Polarit\u00e4t bei galvanischen Zellen (wo chemische Reaktionen die Ursache f\u00fcr die Elektrizit\u00e4t sind). Die Kathode liefert dann Elektronen an die Kationen (die sich durch eine positive Ladung auszeichnen), die aus dem Elektrolyten kommen. <\/p>\n

Anode und Kathode in einer Autobatterie<\/h3>\n

Ein besonderer Fall von elektrochemischen Zellen, dem man t\u00e4glich begegnet, sind die Zellen, aus denen Autobatterien bestehen. Die Batterie ist ein elektrischer Energiespeicher, aus dem bei stehendem Motor und ausgeschaltetem Motor die elektrischen Komponenten des Fahrzeugs (z. B. Radio oder Positionsleuchten) und vor dem Anlassen die Z\u00fcndanlage (bei Selbstz\u00fcndungsmotoren die Vorgl\u00fchkerzen), die Kraftstoffpumpe und der Anlasser versorgt werden k\u00f6nnen. Bei laufendem Motor wird die Batterie von der Lichtmaschine (die \u00fcber einen Keilriemen vom Motor angetrieben wird) \u00fcber ein Gleichrichtersystem mit Spannungskomparator “kontinuierlich geladen”. Der erste wichtige Punkt ist, dass im Gegensatz zu gew\u00f6hnlichen Batterien, die u. a. f\u00fcr Uhren, Fernbedienungen oder Spielzeug verwendet werden (z. B. LR6 oder 6F22), die innere Struktur der Batterie aus mehreren (in der Regel sechs) in Reihe geschalteten Zellen besteht, wodurch sich die Spannungen der Zellen zueinander addieren, so wie sich die Widerst\u00e4nde von in Reihe geschalteten Widerst\u00e4nden addieren. Bei den meisten Blei-S\u00e4ure-Autobatterien betr\u00e4gt die resultierende Spannung 12 V, wobei eine tats\u00e4chliche, ordnungsgem\u00e4\u00df betriebene Batterie im unbelasteten Zustand eine Spannung von etwa 13 V aufweisen sollte. Batterien mit 24 V oder 36 V werden am h\u00e4ufigsten f\u00fcr Elektrofahrzeuge verwendet, aber die Zellverbindung und die Herstellungstechnologie sind identisch mit denen von Batterien mit niedrigeren Spannungen. Grunds\u00e4tzlich wird die elektrische Energie einer Batterie freigesetzt, wenn eine Last an ihre Pole angeschlossen wird. Die freigesetzte Energie umfasst den elektrischen Strom, d. h. die geordnete Bewegung von Elektronen – negativ geladene Elementarteilchen, die bei der \u00dcbertragung von elektrischer Energie eine Schl\u00fcsselrolle spielen. <\/p>\n

Bei einer Batterie sind die Pole, mit denen sie mit den Verbrauchern verbunden ist, besonders wichtig. Diese Pole werden einfach als Anode und Kathode bezeichnet. Unter normalen Betriebsbedingungen findet in der Batterie der Prozess der Umwandlung von chemischer Reaktionsenergie in elektrische Energie statt, bei dem durch die Oxidation der Anode (Pluspol) Elektronen freigesetzt werden. Der Strom flie\u00dft \u00fcber die Kathode (Minuspol), die die von der Anode freigesetzten Elektronen aufnimmt, in die Batterie zur\u00fcck. Wenn die Batterie geladen wird, kehrt sich der gesamte Prozess um. Wenn die Ausgangsspannung der Batterie nicht ausreichend niedrig ist, k\u00f6nnen eine \u00dcberentladung und ein erheblicher Elektrolytverlust die Ursache sein. Bei einer Blei-S\u00e4ure-Batterie besteht die Kathode aus Platten aus Blei(II)-oxid und die Kathode aus reinen Bleiplatten. Der Elektrolyt hingegen ist eine 20%-40%ige L\u00f6sung von Schwefels\u00e4ure (VI) in entmineralisiertem Wasser. Wenn der Stromkreis mit der Batterie geschlossen ist (die Verbraucher sind an die Batterie angeschlossen), findet eine chemische Reaktion statt, bei der sich Blei-(VI)-Sulfat und Wasser bilden. Die Reaktion f\u00fchrt zur Emission von Elektronen, die sich zu elektrischem Strom umwandeln, der den an die Batterie angeschlossenen Verbrauchern zugef\u00fchrt wird. Diese Reaktionen laufen in beide Richtungen ab, so dass die Batterie wiederholt geladen und entladen werden kann. <\/p>\n

Anode und Kathode in einer Halbleiterdiode<\/h3>\n

Eine Halbleiterdiode<\/strong>  ist eines der gebr\u00e4uchlichsten elektronischen Bauelemente, das in elektronischen Schaltungen und Systemen viele n\u00fctzliche Funktionen erf\u00fcllen kann, wie z. B. den Schutz vor verpolten Versorgungsspannungen oder die Umwandlung (Gleichrichtung) einer sinusf\u00f6rmigen Spannung in eine pulsierende, gleichgerichtete Spannung. Bei Halbleiterdioden ist die Kathode am p-n-\u00dcbergang eine n-dotierte Schicht, die aufgrund der verwendeten Dotierung eine hohe Dichte an freien Elektronen und eine gleichm\u00e4\u00dfige Dichte an festen positiven Ladungen aufweist, die thermisch ionisierte Dotierstoffe sind.  <\/p>\n

In der Anode, der n-Typ-Schicht, tritt die umgekehrte Situation ein, wo der \u00dcbergang durch eine hohe Dichte von Elektronenl\u00f6chern und feste negative Ladungen, die Elektronen einfangen, gekennzeichnet ist. Wenn die P- und N-dotierten Schichten nebeneinander gebildet werden, sorgt die Diffusion f\u00fcr den Fluss der Elektronen von den Bereichen mit hoher Dichte zu den Bereichen mit niedriger Dichte, d. h. von der n-Typ-Schicht zur p-Typ-Schicht.  <\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Dioden<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tLeuchtdioden<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Die festen Ladungen werden dann auf jeder Schicht in der N\u00e4he der Zwischenschichtbarriere \u00fcbertragen, d. h. Elektronenl\u00f6cher werden aus der p-Typ-Schicht und Ladungstr\u00e4ger aus der n-Typ-Schicht freigesetzt, wodurch eine Verarmungsschicht entsteht, durch die die Diode sehr gut in der Lage ist, R\u00fcckstr\u00f6me zu blockieren und in eine Richtung zu leiten. Dies ist auf die Bildung einer Potenzialbarriere zur\u00fcckzuf\u00fchren, die Str\u00f6me mit einer Polarisation entgegengesetzt zur Polarisation des pn-\u00dcbergangs hemmt, was zu einer Verdickung der Verarmungsschicht f\u00fchrt. Die Diffusion von Elektronen von der Kathode zur p-dotierten Schicht (Anode) f\u00fchrt zur Bildung von Minorit\u00e4tstr\u00e4gern, die sich mit den Majorit\u00e4tstr\u00e4gern (Elektronenl\u00f6chern) rekombinieren. Au\u00dferdem werden Elektronenl\u00f6cher zu Minderheitstr\u00e4gern in der n-dotierten Schicht (Kathode). <\/p>\n

F\u00fcr das Gleichgewicht, wenn der Dioden\u00fcbergang nicht polarisiert ist, f\u00fchrt die thermisch unterst\u00fctzte Diffusion von Elektronen und Elektronenl\u00f6chern in Durchlassrichtung zu einem geringen Stromfluss durch die verarmte Schicht. Ein Sonderfall von Halbleiterdioden ist die Zener-Diode, die unter normalen Betriebsbedingungen den Strom in eine Richtung leitet und bei \u00dcberschreiten der Spannung an ihren Zuleitungen (der so genannten Zener-Spannung) in die entgegengesetzte Richtung zu leiten beginnt. Wird die Zener-Spannung jedoch \u00fcberschritten, kommt es zu einem Lawinendurchbruch, und der Halbleiter\u00fcbergang wird dauerhaft besch\u00e4digt. <\/p>\n

Abschlie\u00dfende Fragen und Antworten<\/h3>\n

F\u00fcr eine gr\u00fcndliche Beschreibung der Leitf\u00e4higkeitsmechanismen in chemischen Stromquellen und Halbleiterelementen auf Anoden- und Kathodenbasis ist es n\u00fctzlich, ihre wichtigsten Eigenschaften zu kennen, die wir in Form von Fragen und Antworten darstellen werden:<\/p>\n

1. welche Polarit\u00e4t hat die Anode und welche die Kathode?<\/b><\/p>\n

Die Anode wird meist als negativer Versorgungspol in einer galvanischen Zelle betrachtet und die Kathode als positiver Pol. Das ist eine korrekte Feststellung, denn die Anode ist der Bereich, aus dem die Elektronen stammen, w\u00e4hrend die Kathode das Element ist, das die Elektronen von der Anode aufnimmt und sie in den Stromkreis flie\u00dfen l\u00e4sst. <\/p>\n

2. Findet die Oxidationsreaktion an der Anode oder an der Kathode statt?<\/b><\/p>\n

Die Anode ist das Element, in dem die Oxidationsreaktion abl\u00e4uft. Dies geschieht, weil Elektronen aus der Metallanode freigesetzt werden. <\/p>\n

3. Wie hoch ist die elektrische Ladung der Anode und der Kathode?<\/b><\/p>\n

Die Oxidation ist die Reaktion der Anode auf die Abgabe von Elektronen aus der Anode. Daher ist die Anode negativ geladen. An der Kathode findet eine Reduktionsreaktion statt, bei der Elektronen von der Anode eingefangen (aufgenommen) werden. Daher ist die Anode elektronenarm und positiv geladen. <\/p>\n

4. Haben Kationen eine positive oder negative Ladung?<\/b><\/p>\n

Ein Kation ist definiert als ein positiv geladenes Ion oder ein Atom, das ein einzelnes Elektron verloren hat.<\/p>\n

5) Aus welchen Materialien bestehen Anode und Kathode am h\u00e4ufigsten?<\/b><\/p>\n

Zink, Lithium und Kupfer werden am h\u00e4ufigsten f\u00fcr die Herstellung von Anoden und Kathoden verwendet.<\/p>\n

6. wie verhalten sich Anode und Kathode, wenn sie korrodieren?<\/b><\/p>\n

Das Eisen an der Anode einer galvanischen Zelle neigt zur Korrosion, wodurch es in die zweite Oxidationsstufe \u00fcbergeht, w\u00e4hrend sich an der Kathode durch Oxidation Wasser bildet.<\/p>\n

7) Findet die Reduktionsreaktion immer an der Kathode statt?<\/b><\/p>\n

Die Reduktionsreaktion findet immer an der Kathode statt, und auch die Oxidationsreaktion findet immer an der Anode statt. Wenn Elektronen aus der Anode freigesetzt werden, wandern sie in den Reduktionsbereich, d. h. in den Kathodenbereich. <\/p>\n

8. Ist die Kathode einer LED positiv oder negativ gepolt?<\/b><\/p>\n

Gew\u00f6hnliche LEDs haben eine Kathodenleitung, die im Vergleich zur anderen Leitung (der Anode) k\u00fcrzer ist. Die Anode einer LED sollte immer an einen Punkt in einem Stromkreis angeschlossen werden, der ein h\u00f6heres Potenzial als die Kathode aufweist. <\/p>\n

9. LED – wo ist die Kathode, und wo die Anode? <\/b><\/p>\n

Um sich dieses Layout zu merken, verwendet man ein Bild.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Auf dem Diagramm ist deutlich zu sehen, dass der Strom von der Anode zur Kathode flie\u00dft. Bei einer LED-Lampe befindet sich die Anode in der Abbildung links und die Kathode rechts. <\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Anode und Kathode – FAQ<\/h2>\n\n
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