海因里希·楞次

海因里希·楞次 - 个人简介

楞次（Lenz,Heinrich Friedrich Emil）1804年2月24日诞生于爱沙尼亚．16岁以优异成绩考入家乡的道帕特大学．1828年被挑选为俄国圣彼得堡科学院的初级科学助理，1830年被选为圣彼得堡科学院通讯院士，1834年选为院士．曾长期担任圣彼得堡大学物理数学系主任，后来由教授会选为第一任校长．

楞次从青年时代就开始研究电磁感应现象。1831年法拉第发现了电磁感应现象后，当时已有许多便于记忆的“左手定则”、“右手定则”、“右手螺旋法则”等经验性规则，但是并没有给出确定感生电流方向的一般法则。1833年楞次在总结了安培的电动力学与法拉第的电磁感应现象后，发现了确定感生电流方向的定律──楞次定律。这一结果于1834年在《物理学和化学年鉴》上发表。楞次定律说明电磁现象也遵循能量守恒定律。

1842年楞次独立于焦耳并更为精确地建立了电流与其所产生的热量的关系，后被称为焦耳定律或焦耳－楞次定律。他还研究并定量地比较了不同金属的电阻率及电阻率与温度间的关系。

在电工技术、地球物理与电化学方面他也作了大量工作。

1845年在他的倡导与协助下成立了俄国地理学会。

作为一名优秀教师，他还培养出一批著名的俄国物理学家。

楞次在物理学上的主要成就是发现了电磁感应的楞次定律和电热效应的焦耳－楞次定律．

1833年，楞次在圣彼得堡科学院宣读了他的题为“关于用电动力学方法决定感生电流方向”的论文，提出了楞次定律．亥姆霍兹证明楞次定律是电磁现象的能量守恒定律．

在电热方面，1843年楞次在不知道焦耳发现电流热作用定律(1841年)的情况下，独立地发现了这一定律．他用改善实验方法和改用酒精作传热介质，提高了实验的精度．

1831年，楞次基于感应电流的瞬时和类冲击效应，利用冲击法对电磁现象进行了定量研究，确定了线圈中的感应电动势等于每匝线圈中电动势之和，而与所用导线的粗细和种类无关．1838年，楞次还研究了电动机与发电机的转换性，用楞次定律解释了其转换原理．1844年，楞次在研究任意个电动势和电阻的并联时，得出了分路电流的定律，比基尔霍夫发表更普遍的电路定律早了4年．

1865年寒假，楞次在意大利罗马中风去世．

海因里希·楞次 - 生平介绍

楞次，原名Эмилий Хрианович Ленц，即爱米利·赫里斯契阿诺维奇·楞次，公历1804年2月24日（俄历2月12日）生于俄罗斯杰尔浦特（Дерпт，英文DorPat即多尔巴特），即现在苏联爱沙尼亚社会主义共和国的塔尔塔（Tapтa，英文Tarta，也有写Tartu即塔尔图），父亲是当地的一位行政长官的首席秘书，1817年去世，留下处于困境的妻子和两个儿子。他16岁以最优成绩从中学毕业进入杰尔浦特大学。在大学里他跟他舅舅（吉斯）学习化学并在该校第一任校长G．F．帕洛特指导下学习物理学。1823年完成大学学业，帕洛特将19岁的楞次推荐给海军上将I．F．克鲁森斯蒂恩，作为一名地球物理观测人员参加《企业号》军舰于1823一1826年在俄国航海家O.E.柯且布的领导下的第二次环球科学考察。考察回来后，他当过中学物理教师。1928年2月，他在彼得堡科学院作环球考察报告，由于考察所获的丰硕成果，受到一致好评，于是被选拔为科学院的科学助理。1829—1830年，他到南俄罗斯执行了高加索高山区、黑海及里海沿岸的大地勘测任务，他攀登厄尔布鲁斯山，测量了高度，测量了尼古拉耶夫的磁场，并且开创了黑海水位变化精密测量和在巴库进行了石油和天然气的取样工作。1830年他当选为彼得堡科学院候补院士，1834年选为正式院士。

1831年，楞次在参与对科学院实验室改组工作时，开始了他在电学和磁学方面卓有成效的工作。自1835年10月他应聘为彼得堡大学（后名列宁格勒大学）物理教授起到1865年去世前，可以说都在彼得堡大学等校任教。其间，在1836年，他主持了彼得堡大学的物理和自然地理教研室工作。1840—1863年，为该校物理数学系主任。1863年成为根据该校新法规由教授团遴选的第一位校长。此外，1835—1841年期间，他还在海军武备学校兼课。1848一1861年期间，在米哈依洛夫斯基炮兵学校（1855年更名为学院）兼职任教。1851—1859年间，他主持了中心师范学院物理学教研室。他提高了大学的物理教学水平，全面改组了物理数学系，从他任教的学校中造就出了许多知识渊博的学者，如A.C．萨维尔耶夫、M．И.塔留金、M．Ⅱ．阿维那里乌斯、Φ．Φ．彼得鲁谢夫斯基等。他的一生为培育俄国物理学家作出了巨大贡献。他还从事中学物理教学问题的研究，他的《物理指南（俄罗斯中学用）》一书先后共出了十一版。

1864年，楞次因患眼疾辞退了彼得堡大学校长之职，到意大利疗养。后不幸脑溢血，于公历1865年2月10日（俄历1月29日）逝世，葬于罗马。

楞次的一生在电磁学方面作出了卓越的贡献，他写了大量的科学论文，尤其出名的有两篇，一篇名为《论电动感应中所激发的电流方向的确定》（1833年报告，1834年刊印发表），另一篇是《论电流生热的定律》（1842年报告，1843—1844年刊印发表）。前一篇论文建立了一条确定感应电流方向的定律——楞次定律。许多类似的定则（如安培、法拉第、麦克斯韦的）都只有纯粹的几何内容，而楞次定律却描述了某种动力学规律。1846年诺埃曼关于感应电动势的数学表达式的推导及1847年德国学者亥姆霍兹关于电磁现象中能量守恒定律的证明，都是建立在楞次定律的基础上。这个定律还包含了电动机和发电机的可逆性原理。后一篇论文指出了电流生热的规律，即焦耳—楞次定律，这是楞次与英国物理学家焦耳各自独立地提出来的。焦耳发现这一定律稍早一点（1841年），在当时焦耳的实验并没有立即被科学家所公认，楞次的实验工作对这条定律的建立起了不可抹煞的作用。

1838年起，楞次与俄国物理学家E．C．雅可比合作，对电磁铁的最有利的构造进行了研究，奠定了磁化现象研究的基础。他们写的论文《论电磁定律》是关于电动机械的电磁学计算方法方面的最早的贡献，这些方法一直沿用到1880年磁回路定律提出为止。1847年，他发表了三篇论文，在《关于磁电机的转速对感应电流大小的影响》一文中，楞次从理论上对发电机进行了研究，他确定了“电枢反应”现象的存在，并且为了减小这一影响，他提出了改进机器电刷的建议，在分析发电机的过程时，他运用了自己所发明的仪器来研究交变电流的曲线形式。另两篇文章总结了他对电流和磁化强度关系的研究。这些成果奠定了电机电枢反应基本理论的基础。楞次在金属电阻与温度的关系的确定、验证欧姆定律、为了测磁电流与雅可比合作所创立的冲击法以及在电化学方面与萨维尔耶夫合作对电极电势的研究等方面的贡献，使我们有理由认为他是电学和电工学理论基础的奠基人之一。同样，楞次还以他在地球物理方面和自然地理方面的成就闻名，他考察了不同纬度地区的大气温度的垂直分布，海水的咸度、昼夜温差变化等情况，并开创了里海的海平面历史变迁情况的研究。1864年，在他晚年时出版了《物埋学手册》一书，对科学界影响较大。

综上史料，楞次应该是杰出的俄国物理学家。

海因里希·楞次 - 楞次定律

感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
注意：“阻碍”不是“相反”，原磁通量增大时方向相反，原磁通量减小时方向相同；“阻碍”也不是阻止，电路中的磁通量还是变化的.
它的公式是：

(如图所示)

其中 E 是电感，N 是线圈圈数，Φ 是磁通量。

1833年, 楞次 在概括了大量实验事实的基础上,总结出一条判断感应电流方向的规律，称为楞次定律( Lenz law )。
楞次定律可表述为 ：
闭合回路中感应电流的方向，总是使得它所激发的磁场来阻碍引起感应电流的磁通量的变化．
楞次定律也可简练地表述为 ：
感应电流的效果，总是阻碍引起感应电流的原因。

1. 从静到动的一个飞跃

学习“楞次定律”之前所学的“电场”和“磁场”只是局限于“静态场”考虑，而“楞次定律”所涉及的是变化的磁场与感应电流的磁场之间的相互关系，是一种“动态场”，并且“静到动”是一个大的飞跃，所以学生理解起来要困难一些。

2. 内容、关系的复杂性

“楞次定律”涉及的物理量多，关系复杂。产生感应电流的原磁场与感应电流的磁场两者都处于同一线圈中，且感应电流的磁场总要阻碍原磁场的变化，它们之间既相互依赖又相互排斥。如果不明确指出各物理量之间的关系，使学生有一个清晰的思路，势必造成学生思路混乱，影响学生对该定律的理解。

3. 学生知识、能力的不足

要能理解“楞次定律”必须具备一定的思维能力，而大多数学生抽象思维和空间想象能力还不是很强，对物理知识的理解、判断、分析、推理常常表现出一定的主观性、片面性和表面性，所以在某些问题的理解上容易出差错。

二、突破难点的方法

1. 正确理解“楞次定律”的内容及“阻碍”的含义

（1）“楞次定律”的内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

（2）对“阻碍”二字的理解：要正确全面地理解“楞次定律”必须从“阻碍”二字上下功夫，这里起阻碍作用的是“感应电流的磁场”，它阻碍“原磁通量的变化”，不是阻碍原磁场，也不是阻碍原磁通量。不能认为“感应电流的磁场必然与原磁场方向相反”或“感应电流的方向必然和原来电流的流向相反”。所以“楞次定律”可理解为：当穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相反；当穿过闭合回路的磁通量减小时，感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相同。另外“阻碍”不能理解为“阻止”，应认识到，原磁场是主动的，感应电流的磁场是被动的，原磁通量仍然要发生变化，阻止不了，而感应电流的磁场只是起阻碍作用而已。感应电流的磁场的存在只是削弱了穿过电路的总磁通量 变化的快慢，而不会改变 的变化特征和方向。例如：当增大感应电流的磁场时， 原磁场也将在原方向上一直增大，只是增大得比没有感应电流的磁场时慢一点而已。如果磁通量变化被阻止，则感应电流就不会继续产生。无感应电流，就更谈不上“阻止”了。

2. 掌握应用“楞次定律”判定感应电流方向的步骤

（1）明确原磁场的方向及磁通量的变化情况（增加或减少）。

（2）确定感应电流的磁场方向，依“增反减同”确定。

（3）用安培定则确定感应电流的方向。

3. 弄清最基本的因果关系

“楞次定律”所揭示的这一因果关系可用图1（图1在哪我也不知道）表示。感应磁场与原磁场磁通量变化之间阻碍与被阻碍的关系：原磁场磁通量的变化是因，感应电流的产生是果，原因引起结果，结果又反作用于原因，二者在其发展过程中相互作用，互为因果。

4. 正确认识“楞次定律”与能量转化的关系

“楞次定律”是能量转化和守恒定律在电磁运动中的体现，感应电流的磁场阻碍引起感应电流的原磁场的磁通量的变化，因此，为了维持原磁场磁通量的变化，就必须有动力作用，这种动力克服感应电流的磁场的阻碍作用做功，将其他形式的能转变为感应电流的电能，所以“楞次定律”中的阻碍过程，实质上就是能量转化的过程。

5. 多角度理解“楞次定律”

（1）从反抗效果的角度来理解：感应电流的效果，总是要反抗产生感应电流的原因，这是“楞次定律”的另一种表述。依这一表述，“楞次定律”可推广为：

①阻碍原磁通量的变化。

②阻碍（导体的）相对运动（由导体相对磁场运动引起感应电流的情况）。可以理解为“来者拒，去者留”。