Une cathode est une électrode à travers laquelle le courant électrique sort d’un dispositif électrique polarisé. Son opposé est l’anode, à travers laquelle le courant électrique pénètre dans l’appareil électrique. Les ions chargés positivement, appelés cations, se déplacent vers la cathode, tandis que les ions chargés négativement, appelés anions, se déplacent vers l’anode. Dans les appareils qui fournissent de l’énergie, comme la décharge des batteries, la cathode est chargée positivement, mais dans les appareils consommant de l’énergie, y compris la recharge des batteries, elle est chargée négativement.
En chimie, une cathode est l’électrode d’une cellule électrochimique à laquelle la réduction, ou le gain d’électrons, se produit. Si la cellule électrochimique est électrolytique, c’est-à-dire qu’elle est alimentée en énergie électrique pour décomposer les composés chimiques, sa cathode est négative. Dans le type opposé de cellule électrochimique, la cellule galvanique, les réactions chimiques provoquent la libération d’énergie électrique, et celle-ci devient positive.
Une polarité négative doit être appliquée à la cathode d’une cellule électrolytique afin de conduire les réactions chimiques souhaitées. Dans une cellule galvanique, en revanche, un pôle positif doit être connecté afin de compléter le circuit. Les électrons émis par l’anode retournent à la cellule par la cathode lorsque le circuit est terminé.
En physique et en électronique, une cathode est l’électrode responsable de l’émission d’électrons dans l’appareil, le faisant fonctionner. Les électrons librement émis peuvent être dérivés de plusieurs manières, soit par la chaleur ou l’énergie lumineuse, soit par un fort champ électromagnétique externe. Cette dernière méthode d’émission d’électrons est connue sous le nom d’émission d’électrons de champ, et les cathodes impliquées sont appelées cathodes froides.
Bien qu’elles puissent fonctionner à des températures élevées, les cathodes froides se distinguent de la variété chaude, car elles ne sont pas directement chauffées pour entraîner l’émission d’électrons. Les cathodes chaudes, également appelées filaments, sont beaucoup plus courantes dans l’électronique moderne. Les cathodes qui tirent leur énergie de la lumière sont alimentées par émission photoélectrique et sont utilisées dans des applications photovoltaïques ou solaires. Différents types de métaux ont des électrodes adaptées à différentes méthodes de fourniture d’énergie électrique.