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양극
양극(陽極, Anode)은 전기 기기에서 전류가 흘러 들어오는 전극을 뜻한다. 전하 운반자가 전자인 경우, 전자의 전하가 음이므로 전자가 기기로부터 흘러들어오는 전극이 양극이 된다. 이때 전자는 흘러 들어오지만 전류의 방향에 대한 관례상 전류가 기기로 흘러나간다고 말한다.
개요[편집]
양극(positive electrode)은 두 개의 전극 사이에 전류가 흐를 때, 두 극 중에서 전위가 높은 극을 의미한다.
양극은 화학 전지에서 음극에서 출발한 전자가 도선을 따라 흘러 들어오는 전극을 말한다. 전해질 용액에 다른 두 금속을 꽂은 후, 두 금속을 도선으로 연결하면 전자의 흐름이 발생하여, 전류가 흐르게 된다. 이때 두 금속 중에서 이온화 경향이 높은 전극이 전자를 내놓는 음극이 되고, 이온화 경향이 낮은 전극이 전자를 받아들이는 양극이 된다.
1차 전지의 양극에서는 전해질 속의 양이온이 전자를 얻는 환원반응이 일어난다. 각 화학전지의 양극에서 일어나는 반응을 보면, 볼타전지는 [2H⁺ + 2e⁻ → H₂], 다니엘전지는 [Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu]처럼 수소이온과 구리이온이 전자를 받아 수소기체와 금속구리로 환원되는 현상이 일어난다. 실생활에서 많이 쓰이는 건전지에서는 [4H⁺ + 4e⁻ → 2H₂]의 환원반응이 일어난 후, 여기서 발생한 수소를 이산화망가니즈(MnO₂)와 반응시켜 물로 바꾸는 과정을 추가로 거치게 된다.
전류의 흐름[편집]
우리말 용어로서 양극과 음극은, 두 전극 사이에 전류가 흐를 때 전위가 높은 쪽을 양극으로, 낮은 쪽을 음극으로 각각 구분하여 부른다. 애노드(anode)와 캐소드(cathode)는 대개 우리말로 각각 양극과 음극으로 번역하지만, 원래 영어 용어로서 사용되는 의미와는 정확하게 일치하지 않는다. 애노드와 캐소드는 전위의 높고 낮음에 따라 정해지는 것이 아니라, 전류가 흐르는 방향에 따라 정하도록 되어 있다. 즉, 전류가 그를 통해 기기로 들어가는 전극을 애노드, 기기로부터 전류가 흘러나오는 전극을 캐소드라고 부른다. 애노드와 연결된 도선에서 전류가 흐르는 방향은, 실제 도선 속의 전하 운반자인 전자가 흐르는 방향과 반대 방향으로 정하는 것이 관례이기 때문에, 애노드에서 전자의 흐름은 기기에서 나오는 방향이 된다. 구체적으로 전기 분해와 전지 등 몇 가지의 예를 들어 보면 다음과 같다.
전기 분해[편집]
전기분해에서 애노드는 산화 반응이 일어나는 곳이며 전지의 양극과 연결된다. 전해질 중의 음이온(anion)들이 끌려와 전자를 내어놓으면 이 전자는 애노드를 통해 외부 도선을 타고 흘러 나간다.
음이온은 애노드로 끌려오기에 영어로는 anion이라고 부르며, 이때 애노드에서 음이온이 전자를 내어놓는 것이 산화 반응의 정의이다.
전지[편집]
혼란스럽게도 전지의 경우에는 애노드는 전지의 음극(negative electrode)에 해당하여 전자들이 전지로부터 나와 외부 도선으로 흘러 나가는 전극이다. 전지 내부에서는 애노드로부터 양이온(cation)이 흘러 나와 애노드로부터 멀어진다. 양이온들은 양전하를 띠지만 반대극인 캐소드로 끌려오기에 영어로는 cation이라고 부른다. 이것은 애노드가 항상 양극이 아니라는 것을 보여주는 대표적인 예이다.
진공관[편집]
진공관의 경우에는 애노드는 양전하로 대전된 극으로 음전하를 띤 전자를 끌어 당기는 전극이다. 진공관 내부에서 전자는 캐소드에서 방출되어 애노드로 끌려 들어 온다.
다이오드[편집]
p형 반도체와 n형 반도체의 접합으로 만들어진 다이오드의 경우에는, 애노드는 양공(hole)이 전하 운반자인 p형 반도체 쪽의 단자를 말한다. 양공이 접합 부위로 이동함에 따라 애노드는 음전하로 대전되며, 따라서 양공들이 더 이상 이동할 수 없게 된다. 외부에서 애노드의 전위를 높이면 양공이 계속 이동할 수 있기 때문에, 결과적으로 접합 부위를 통하여 전류가 계속 흐를 수 있다. 반면 애노드의 전위가 캐소드에 비해 낮으면 전류가 흐를 수 없다.
참고자료[편집]
같이 보기[편집]
