एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड का नाम देने के लिए भौतिकी के क्षेत्र में कैथोड की धारणा का उपयोग किया जाता है। शब्द की व्युत्पत्ति ग्रीक शब्द káthodos को संदर्भित करता है, जो "अवरोही पथ" के रूप में अनुवादित होता है।
इलेक्ट्रोड को एक विद्युत कंडक्टर का अंत कहा जाता है जो किसी माध्यम के संपर्क में होने पर किसी धारा को एकत्रित या स्थानांतरित करता है। कैथोड के विशिष्ट मामले में, वे इलेक्ट्रोड होते हैं जिनमें एक नकारात्मक विद्युत आवेश होता है ।
बैटरी या बैटरी के सिरों या टर्मिनलों को डंडे कहा जाता है, जो नकारात्मक या सकारात्मक हो सकता है। इस गुण को ध्रुवीयता कहा जाता है। विद्युत प्रवाह के संचलन की दिशा पारंपरिक रूप से उन शुल्कों के प्रवाह के रूप में तय की गई थी जो सकारात्मक ध्रुव से नकारात्मक ध्रुव तक जाते हैं।
ऐसे उपकरण, जो ऊर्जा प्रदान करते हैं, जैसे कि बैटरी, कैथोड में सकारात्मक ध्रुवीयता होती है । दूसरी ओर, यदि तत्व एक ऊर्जा खपत करता है, तो कैथोड में नकारात्मक ध्रुवीयता होती है ।
कैथोड में, रेडॉक्स (कमी-ऑक्सीकरण) प्रतिक्रियाएं उत्पन्न होती हैं जो एक सामग्री का कारण बनती हैं, इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करने से (प्राथमिक कण जो एक नकारात्मक चार्ज होता है), इसकी ऑक्सीकरण स्थिति में कमी का सामना करने के लिए। दूसरी ओर एनोड्स (पॉज़िटिव इलेक्ट्रोड) में, ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाएं की जाती हैं, जिससे एक सामग्री इलेक्ट्रॉनों को खो देती है और इसकी ऑक्सीकरण स्थिति बढ़ जाती है।
व्युत्पत्ति विज्ञान के संबंध में, यह ज्ञात है कि यह शब्द भौतिकशास्त्री और रसायनज्ञ माइकल फैराडे द्वारा बनाया गया था, जो मूल रूप से ग्रेट ब्रिटेन के थे, जिन्होंने इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री और इलेक्ट्रोमैग्नेटिज़्म के क्षेत्रों में महान योगदान दिया। विशेष रूप से, फैराडे ने पहली बार सातवीं श्रृंखला में बिजली पर अपने प्रयोगात्मक अनुसंधान के संदर्भ में इसका उल्लेख किया।
कैथोड शब्द को दिया जाने वाला अर्थ "निकास, अवरोही रास्ता" में से एक था, क्योंकि इसकी उत्पत्ति एक ग्रीक शब्द में है जिसका अनुवाद "रास्ता, नीचे" किया जा सकता है; इस मामले में, इसे केवल विद्युत रासायनिक कोशिकाओं के इलेक्ट्रोलाइट के संदर्भ में समझा जाना चाहिए।
यह उस इलेक्ट्रोड को थर्मिओनिक कैथोड कहा जाता है, जो ऊष्मा द्वारा उत्पन्न थर्मिओनिक प्रभाव से, इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है; इस घटना को एडिसन प्रभाव के रूप में भी जाना जाता है । इस प्रकार के कैथोड, उदाहरण के लिए, थर्मोनिक वाल्वों में उपयोग किए जाने वाले इलेक्ट्रॉनों का स्रोत है।थर्मिओनिक कैथोड के सबसे महत्वपूर्ण गुणों में से एक यह है कि यह अपने स्वयं के तापमान को बढ़ा सकता है; ऐसा करने के लिए, यह इसके माध्यम से एक ताप प्रवाह प्रसारित करता है, या यह एक फिलामेंट का उपयोग करता है जिससे यह थर्मली रूप से युग्मित होता है। वे सामग्री जो बहुत अधिक तापमान पर इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करने का प्रबंधन करती हैं, वे थर्मिओनिक प्रभाव का लाभ उठाने के लिए सबसे अधिक कुशल हैं; सबसे आम में से कुछ टंगस्टन (जिसे टंगस्टन भी कहा जाता है), थोरियम और लैंथेनाइड्स के मिश्र हैं; एक अन्य विकल्प कैल्शियम ऑक्साइड के साथ कैथोड को कोट करना है।
दूसरी ओर, निर्वात नलिकाओं में देखे जा सकने वाले इलेक्ट्रॉन धाराएँ वे हैं जो कांच में निर्मित होती हैं और जो न्यूनतम दो इलेक्ट्रोडों से सुसज्जित होती हैं, एक एनोड और एक विन्यास में एक कैथोड होता है डायोड कहा जाता है । जब कैथोड गर्म होता है, तो यह एक विकिरण उत्सर्जित करता है जो एनोड की दिशा में गति करता है; यदि उत्तरार्द्ध के पीछे की आंतरिक कांच की दीवारों में कुछ फ्लोरोसेंट सामग्री का आवरण होता है, तो वे एक गहन चमक पैदा करते हैं।
यह अवधारणा पिछले दशकों के अधिकांश टेलीविज़न और मॉनिटर स्क्रीन में पाई जाती है, क्योंकि उन्होंने कैथोड रे ट्यूब का इस्तेमाल किया था, एक ऐसी तकनीक जो लगातार छवियों को पुन: उत्पन्न करने के लिए सीसा और फास्फोरस के साथ लेपित ग्लास स्क्रीन की ओर किरणों का उत्सर्जन करती है। लीड व्यक्ति को बिजली से विकिरण से बचाता है, जबकि फास्फोरस छवियों को पुन: पेश करना संभव बनाता है।