海因里希·楞次 - 個(gè)人簡(jiǎn)介

楞次（Lenz,Heinrich Friedrich Emil）1804年2月24日誕生于愛(ài)沙尼亞．16歲以優(yōu)異成績(jī)考入家鄉(xiāng)的道帕特大學(xué)．1828年被挑選為俄國(guó)圣彼得堡科學(xué)院的初級(jí)科學(xué)助理，1830年被選為圣彼得堡科學(xué)院通訊院士，1834年選為院士．曾長(zhǎng)期擔(dān)任圣彼得堡大學(xué)物理數(shù)學(xué)系主任，后來(lái)由教授會(huì)選為第一任校長(zhǎng)．

楞次從青年時(shí)代就開(kāi)始研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象。1831年法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象后，當(dāng)時(shí)已有許多便于記憶的“左手定則”、“右手定則”、“右手螺旋法則”等經(jīng)驗(yàn)性規(guī)則，但是并沒(méi)有給出確定感生電流方向的一般法則。1833年楞次在總結(jié)了安培的電動(dòng)力學(xué)與法拉第的電磁感應(yīng)現(xiàn)象后，發(fā)現(xiàn)了確定感生電流方向的定律──楞次定律。這一結(jié)果于1834年在《物理學(xué)和化學(xué)年鑒》上發(fā)表。楞次定律說(shuō)明電磁現(xiàn)象也遵循能量守恒定律。

1842年楞次獨(dú)立于焦耳并更為精確地建立了電流與其所產(chǎn)生的熱量的關(guān)系，后被稱(chēng)為焦耳定律或焦耳－楞次定律。他還研究并定量地比較了不同金屬的電阻率及電阻率與溫度間的關(guān)系。

在電工技術(shù)、地球物理與電化學(xué)方面他也作了大量工作。

1845年在他的倡導(dǎo)與協(xié)助下成立了俄國(guó)地理學(xué)會(huì)。

作為一名優(yōu)秀教師，他還培養(yǎng)出一批著名的俄國(guó)物理學(xué)家。

楞次在物理學(xué)上的主要成就是發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)的楞次定律和電熱效應(yīng)的焦耳－楞次定律．

1833年，楞次在圣彼得堡科學(xué)院宣讀了他的題為“關(guān)于用電動(dòng)力學(xué)方法決定感生電流方向”的論文，提出了楞次定律．亥姆霍茲證明楞次定律是電磁現(xiàn)象的能量守恒定律．

在電熱方面，1843年楞次在不知道焦耳發(fā)現(xiàn)電流熱作用定律(1841年)的情況下，獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了這一定律．他用改善實(shí)驗(yàn)方法和改用酒精作傳熱介質(zhì)，提高了實(shí)驗(yàn)的精度．

1831年，楞次基于感應(yīng)電流的瞬時(shí)和類(lèi)沖擊效應(yīng)，利用沖擊法對(duì)電磁現(xiàn)象進(jìn)行了定量研究，確定了線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于每匝線圈中電動(dòng)勢(shì)之和，而與所用導(dǎo)線的粗細(xì)和種類(lèi)無(wú)關(guān)．1838年，楞次還研究了電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)換性，用楞次定律解釋了其轉(zhuǎn)換原理．1844年，楞次在研究任意個(gè)電動(dòng)勢(shì)和電阻的并聯(lián)時(shí)，得出了分路電流的定律，比基爾霍夫發(fā)表更普遍的電路定律早了4年．

1865年寒假，楞次在意大利羅馬中風(fēng)去世．

海因里�！だ愦� - 生平介紹

楞次，原名Эмилий Хрианович Ленц，即愛(ài)米利·赫里斯契阿諾維奇·楞次，公歷1804年2月24日（俄歷2月12日）生于俄羅斯杰爾浦特（Дерпт，英文DorPat即多爾巴特），即現(xiàn)在蘇聯(lián)愛(ài)沙尼亞社會(huì)主義共和國(guó)的塔爾塔（Tapтa，英文Tarta，也有寫(xiě)Tartu即塔爾圖），父親是當(dāng)?shù)氐囊晃恍姓�長(zhǎng)官的首席秘書(shū)，1817年去世，留下處于困境的妻子和兩個(gè)兒子。他16歲以最優(yōu)成績(jī)從中學(xué)畢業(yè)進(jìn)入杰爾浦特大學(xué)。在大學(xué)里他跟他舅舅（吉斯）學(xué)習(xí)化學(xué)并在該校第一任校長(zhǎng)G．F．帕洛特指導(dǎo)下學(xué)習(xí)物理學(xué)。1823年完成大學(xué)學(xué)業(yè)，帕洛特將19歲的楞次推薦給海軍上將I．F．克魯森斯蒂恩，作為一名地球物理觀測(cè)人員參加《企業(yè)號(hào)》軍艦于1823一1826年在俄國(guó)航海家O.E.柯且布的領(lǐng)導(dǎo)下的第二次環(huán)球科學(xué)考察�？疾旎貋�(lái)后，他當(dāng)過(guò)中學(xué)物理教師。1928年2月，他在彼得堡科學(xué)院作環(huán)球考察報(bào)告，由于考察所獲的豐碩成果，受到一致好評(píng)，于是被選拔為科學(xué)院的科學(xué)助理。1829—1830年，他到南俄羅斯執(zhí)行了高加索高山區(qū)、黑海及里海沿岸的大地勘測(cè)任務(wù)，他攀登厄爾布魯斯山，測(cè)量了高度，測(cè)量了尼古拉耶夫的磁場(chǎng)，并且開(kāi)創(chuàng)了黑海水位變化精密測(cè)量和在巴庫(kù)進(jìn)行了石油和天然氣的取樣工作。1830年他當(dāng)選為彼得堡科學(xué)院候補(bǔ)院士，1834年選為正式院士。

1831年，楞次在參與對(duì)科學(xué)院實(shí)驗(yàn)室改組工作時(shí)，開(kāi)始了他在電學(xué)和磁學(xué)方面卓有成效的工作。自1835年10月他應(yīng)聘為彼得堡大學(xué)（后名列寧格勒大學(xué)）物理教授起到1865年去世前，可以說(shuō)都在彼得堡大學(xué)等校任教。其間，在1836年，他主持了彼得堡大學(xué)的物理和自然地理教研室工作。1840—1863年，為該校物理數(shù)學(xué)系主任。1863年成為根據(jù)該校新法規(guī)由教授團(tuán)遴選的第一位校長(zhǎng)。此外，1835—1841年期間，他還在海軍武備學(xué)校兼課。1848一1861年期間，在米哈依洛夫斯基炮兵學(xué)校（1855年更名為學(xué)院）兼職任教。1851—1859年間，他主持了中心師范學(xué)院物理學(xué)教研室。他提高了大學(xué)的物理教學(xué)水平，全面改組了物理數(shù)學(xué)系，從他任教的學(xué)校中造就出了許多知識(shí)淵博的學(xué)者，如A.C．薩維爾耶夫、M．И.塔留金、M．Ⅱ．阿維那里烏斯、Φ．Φ．彼得魯謝夫斯基等。他的一生為培育俄國(guó)物理學(xué)家作出了巨大貢獻(xiàn)。他還從事中學(xué)物理教學(xué)問(wèn)題的研究，他的《物理指南（俄羅斯中學(xué)用）》一書(shū)先后共出了十一版。

1864年，楞次因患眼疾辭退了彼得堡大學(xué)校長(zhǎng)之職，到意大利療養(yǎng)。后不幸腦溢血，于公歷1865年2月10日（俄歷1月29日）逝世，葬于羅馬。

楞次的一生在電磁學(xué)方面作出了卓越的貢獻(xiàn)，他寫(xiě)了大量的科學(xué)論文，尤其出名的有兩篇，一篇名為《論電動(dòng)感應(yīng)中所激發(fā)的電流方向的確定》（1833年報(bào)告，1834年刊印發(fā)表），另一篇是《論電流生熱的定律》（1842年報(bào)告，1843—1844年刊印發(fā)表）。前一篇論文建立了一條確定感應(yīng)電流方向的定律——楞次定律。許多類(lèi)似的定則（如安培、法拉第、麥克斯韋的）都只有純粹的幾何內(nèi)容，而楞次定律卻描述了某種動(dòng)力學(xué)規(guī)律。1846年諾埃曼關(guān)于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的數(shù)學(xué)表達(dá)式的推導(dǎo)及1847年德國(guó)學(xué)者亥姆霍茲關(guān)于電磁現(xiàn)象中能量守恒定律的證明，都是建立在楞次定律的基礎(chǔ)上。這個(gè)定律還包含了電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的可逆性原理。后一篇論文指出了電流生熱的規(guī)律，即焦耳—楞次定律，這是楞次與英國(guó)物理學(xué)家焦耳各自獨(dú)立地提出來(lái)的。焦耳發(fā)現(xiàn)這一定律稍早一點(diǎn)（1841年），在當(dāng)時(shí)焦耳的實(shí)驗(yàn)并沒(méi)有立即被科學(xué)家所公認(rèn)，楞次的實(shí)驗(yàn)工作對(duì)這條定律的建立起了不可抹煞的作用。

1838年起，楞次與俄國(guó)物理學(xué)家E．C．雅可比合作，對(duì)電磁鐵的最有利的構(gòu)造進(jìn)行了研究，奠定了磁化現(xiàn)象研究的基礎(chǔ)。他們寫(xiě)的論文《論電磁定律》是關(guān)于電動(dòng)機(jī)械的電磁學(xué)計(jì)算方法方面的最早的貢獻(xiàn)，這些方法一直沿用到1880年磁回路定律提出為止。1847年，他發(fā)表了三篇論文，在《關(guān)于磁電機(jī)的轉(zhuǎn)速對(duì)感應(yīng)電流大小的影響》一文中，楞次從理論上對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行了研究，他確定了“電樞反應(yīng)”現(xiàn)象的存在，并且為了減小這一影響，他提出了改進(jìn)機(jī)器電刷的建議，在分析發(fā)電機(jī)的過(guò)程時(shí)，他運(yùn)用了自己所發(fā)明的儀器來(lái)研究交變電流的曲線形式。另兩篇文章總結(jié)了他對(duì)電流和磁化強(qiáng)度關(guān)系的研究。這些成果奠定了電機(jī)電樞反應(yīng)基本理論的基礎(chǔ)。楞次在金屬電阻與溫度的關(guān)系的確定、驗(yàn)證歐姆定律、為了測(cè)磁電流與雅可比合作所創(chuàng)立的沖擊法以及在電化學(xué)方面與薩維爾耶夫合作對(duì)電極電勢(shì)的研究等方面的貢獻(xiàn)，使我們有理由認(rèn)為他是電學(xué)和電工學(xué)理論基礎(chǔ)的奠基人之一。同樣，楞次還以他在地球物理方面和自然地理方面的成就聞名，他考察了不同緯度地區(qū)的大氣溫度的垂直分布，海水的咸度、晝夜溫差變化等情況，并開(kāi)創(chuàng)了里海的海平面歷史變遷情況的研究。1864年，在他晚年時(shí)出版了《物埋學(xué)手冊(cè)》一書(shū)，對(duì)科學(xué)界影響較大。

綜上史料，楞次應(yīng)該是杰出的俄國(guó)物理學(xué)家。

海因里�！だ愦� - 楞次定律

感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。
注意：“阻礙”不是“相反”，原磁通量增大時(shí)方向相反，原磁通量減小時(shí)方向相同；“阻礙”也不是阻止，電路中的磁通量還是變化的.
它的公式是：

(如圖所示)

其中 E 是電感，N 是線圈圈數(shù)，Φ 是磁通量。

1833年, 楞次 在概括了大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上,總結(jié)出一條判斷感應(yīng)電流方向的規(guī)律，稱(chēng)為楞次定律( Lenz law )。
楞次定律可表述為 ：
閉合回路中感應(yīng)電流的方向，總是使得它所激發(fā)的磁場(chǎng)來(lái)阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化．
楞次定律也可簡(jiǎn)練地表述為 ：
感應(yīng)電流的效果，總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因。

1. 從靜到動(dòng)的一個(gè)飛躍

學(xué)習(xí)“楞次定律”之前所學(xué)的“電場(chǎng)”和“磁場(chǎng)”只是局限于“靜態(tài)場(chǎng)”考慮，而“楞次定律”所涉及的是變化的磁場(chǎng)與感應(yīng)電流的磁場(chǎng)之間的相互關(guān)系，是一種“動(dòng)態(tài)場(chǎng)”，并且“靜到動(dòng)”是一個(gè)大的飛躍，所以學(xué)生理解起來(lái)要困難一些。

2. 內(nèi)容、關(guān)系的復(fù)雜性

“楞次定律”涉及的物理量多，關(guān)系復(fù)雜。產(chǎn)生感應(yīng)電流的原磁場(chǎng)與感應(yīng)電流的磁場(chǎng)兩者都處于同一線圈中，且感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙原磁場(chǎng)的變化，它們之間既相互依賴(lài)又相互排斥。如果不明確指出各物理量之間的關(guān)系，使學(xué)生有一個(gè)清晰的思路，勢(shì)必造成學(xué)生思路混亂，影響學(xué)生對(duì)該定律的理解。

3. 學(xué)生知識(shí)、能力的不足

要能理解“楞次定律”必須具備一定的思維能力，而大多數(shù)學(xué)生抽象思維和空間想象能力還不是很強(qiáng)，對(duì)物理知識(shí)的理解、判斷、分析、推理常常表現(xiàn)出一定的主觀性、片面性和表面性，所以在某些問(wèn)題的理解上容易出差錯(cuò)。

二、突破難點(diǎn)的方法

1. 正確理解“楞次定律”的內(nèi)容及“阻礙”的含義

（1）“楞次定律”的內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。

（2）對(duì)“阻礙”二字的理解：要正確全面地理解“楞次定律”必須從“阻礙”二字上下功夫，這里起阻礙作用的是“感應(yīng)電流的磁場(chǎng)”，它阻礙“原磁通量的變化”，不是阻礙原磁場(chǎng)，也不是阻礙原磁通量。不能認(rèn)為“感應(yīng)電流的磁場(chǎng)必然與原磁場(chǎng)方向相反”或“感應(yīng)電流的方向必然和原來(lái)電流的流向相反”。所以“楞次定律”可理解為：當(dāng)穿過(guò)閉合回路的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向總是與原磁場(chǎng)方向相反；當(dāng)穿過(guò)閉合回路的磁通量減小時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向總是與原磁場(chǎng)方向相同。另外“阻礙”不能理解為“阻止”，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，原磁場(chǎng)是主動(dòng)的，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)是被動(dòng)的，原磁通量仍然要發(fā)生變化，阻止不了，而感應(yīng)電流的磁場(chǎng)只是起阻礙作用而已。感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的存在只是削弱了穿過(guò)電路的總磁通量 變化的快慢，而不會(huì)改變 的變化特征和方向。例如：當(dāng)增大感應(yīng)電流的磁場(chǎng)時(shí)， 原磁場(chǎng)也將在原方向上一直增大，只是增大得比沒(méi)有感應(yīng)電流的磁場(chǎng)時(shí)慢一點(diǎn)而已。如果磁通量變化被阻止，則感應(yīng)電流就不會(huì)繼續(xù)產(chǎn)生。無(wú)感應(yīng)電流，就更談不上“阻止”了。

2. 掌握應(yīng)用“楞次定律”判定感應(yīng)電流方向的步驟

（1）明確原磁場(chǎng)的方向及磁通量的變化情況（增加或減少）。

（2）確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向，依“增反減同”確定。

（3）用安培定則確定感應(yīng)電流的方向。

3. 弄清最基本的因果關(guān)系

“楞次定律”所揭示的這一因果關(guān)系可用圖1（圖1在哪我也不知道）表示。感應(yīng)磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)磁通量變化之間阻礙與被阻礙的關(guān)系：原磁場(chǎng)磁通量的變化是因，感應(yīng)電流的產(chǎn)生是果，原因引起結(jié)果，結(jié)果又反作用于原因，二者在其發(fā)展過(guò)程中相互作用，互為因果。

4. 正確認(rèn)識(shí)“楞次定律”與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系

“楞次定律”是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律在電磁運(yùn)動(dòng)中的體現(xiàn)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙引起感應(yīng)電流的原磁場(chǎng)的磁通量的變化，因此，為了維持原磁場(chǎng)磁通量的變化，就必須有動(dòng)力作用，這種動(dòng)力克服感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的阻礙作用做功，將其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)楦袘?yīng)電流的電能，所以“楞次定律”中的阻礙過(guò)程，實(shí)質(zhì)上就是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程。

5. 多角度理解“楞次定律”

（1）從反抗效果的角度來(lái)理解：感應(yīng)電流的效果，總是要反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，這是“楞次定律”的另一種表述。依這一表述，“楞次定律”可推廣為：

①阻礙原磁通量的變化。

②阻礙（導(dǎo)體的）相對(duì)運(yùn)動(dòng)（由導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)引起感應(yīng)電流的情況）�？梢岳斫鉃椤皝�(lái)者拒，去者留”。