Schéma d'une cathode encuivre dans unecellule galvanique (par exemple, unepile électrique). Lescations chargés positivement se dirigent vers la cathode, permettant à un courant positifi de sortir de la cathode (les électrons se dirigent en sens inverse).
Lacathode[1] d'un appareil passif parcouru par uncourant continu est l'électrode d'où, en sens conventionnel,sort le courant (en courant électronique, électrode oùentrent lesélectrons). Par exemple, pour unediode, c'est l'électrode reliée au pôle négatif du générateur. Pour unepile électrique faisant office de générateur, c'est l'électrode positive[2].
Dans uneélectrolyse active en chimie, avec apport d'énergie électrique, la cathode est par définition là où sont contraints (par lechamp électrique) de se diriger les ions positifs oucations[3].
La cathode est le siège de laréduction, que l'on qualifie alors de réduction cathodique. Dans unepile électrique qui débite, elle correspond à la borne positive (+) et dans le cas d'unélectrolyseur, à la borne négative du générateur extérieur (l'électrolyse peut être vue comme laréaction inverse de celle qui se produit naturellement dans une pile, d'où l'inversion des polarités). Ces deux fonctions alternent dans le cas d'unaccumulateur, selon qu'il débite ou qu'il se charge.
Les applications industrielles sont nombreuses : par exemple, laréduction électrolytique de l'aluminium est à la base de la production de l'aluminium; la cathode est un élément essentiel de la cuve d'électrolyse.
Symboles d'unediode à vide et d'une diode à semiconducteur. La lettre « f » indique le filament, la lettre « k » la cathode et la lettre « a » l'anode.
Dans untube électronique (lampe radio) lesélectrons (qui portent des charges négatives) circulent de la cathode vers l'anode. Ils sont émis par la cathode grâce à l'effet thermoïonique. Celle-ci est constituée d'un petit tube denickel revêtu d'oxyde debaryum et destrontium, matériaux qui favorisent l'émission d'électrons à des températures inférieures à1 000 °C. La cathode est chauffée par le filament entungstène isolé par un revêtement réfractaire glissé à l'intérieur du petit tube. On dit que la cathode est à chauffageindirect. Autrefois les tubes étaient à chauffage direct, c'est-à-dire que la cathode et le filament ne faisaient qu'un. Le filament était entungstène thorié et devait être chauffé à des températures proches de1 500 °C.
Lesrayons cathodiques sont un flux d'électrons émis par une cathode placée dans un tube renfermant un gaz à très faible pression et accélérés par un champ électrique. C'est l'étude des rayons cathodiques dans lesannées 1890 qui a permis la découverte de l'électron.
Letube cathodique ou « tube à rayons cathodiques » est un tube électronique traversé par un faisceau d'électrons émis par une cathode à chauffage indirect et venant frapper un écran électroluminescent.
La presque totalité des téléviseurs et une grande partie des écrans d'ordinateurs étaient, jusqu'au début des années 2000, équipés de tubes cathodiques. Ceux-ci sont remplacés par des technologies plus avantageuses :écran à plasma ouécran à cristaux liquides.
↑du grec κατα, cata, vers le bas, et ὁδος, hodos, chemin
↑Étymologiquement, la cathode signifie la voie vers le bas ou du bas, car les dispositifs techniques des premières piles plaçaient toujours la cathode en bas et l'anode en haut. On notera que l'interprétation deMichael Faraday, d'habitude si lumineux dans ses conférences, développée dans l'article « anode », est, aux yeux des praticiens, mystique.
↑Les électro-chimistes rappellent de façon mnémotechnique dans les cas simples qu'il s'agit de la voie (hôdos en grec scientifique, à l'origine du suffixe ode) forcée des cations (préfixe cat, du préfixe grec cata, soit "bas, en bas, en profondeur"). Les électrons nécessaires à la réaction de réduction des cations ou, d'une manière générale, des composés les plus facilement réductibles sont fournis par la cathode. En effet, les électrons tendent en effet à s'y accumuler à cause de la résistance global du mélange électrolysé. Une expression triviale des techniciens de cathode met en lumière cette description:la cathode grouille d'électrons.
