雙魚座科學家：楞次

雙魚座科學家：楞次

楞次(1804～1865)俄國物理學家。1804年2月24日生於德爾帕特（今愛沙尼亞共和國的塔爾都）。1820年入德爾帕特大學；在大學二年級時由校長推薦參加1823～1826年“企業號”單桅炮艦的全球考察旅行；他設計了海水測深儀等儀器並卓越地完成了海上物理考察，1834年起當選為科學院院士；1836～1865年任彼得堡大學教授，1840年任數理系主任，1863年任校長。其間還在海軍和師範學院任教。1865年2月10日在羅馬逝世。

楞次在物理學上的主要成就是發現了電磁感應的楞次定律和電熱效應的焦耳－楞次定律。
1833年，楞次在聖彼得堡科學院宣讀了他的題為“關於用電動力學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象的能量守恆定律。
在電熱方面，1843年楞次在不知道焦耳發現電流熱作用定律(1841年)的情況下，獨立地發現了這一定律。他用改善實驗方法和改用酒精作傳熱介質，提高了實驗的精度。
1831年，楞次基於感應電流的瞬時和類衝擊效應，利用衝擊法對電磁現象進行了定量研究，確定了線圈中的感應電動勢等於每匝線圈中電動勢之和，而與所用導線的粗細和種類無關．1838年，楞次還研究了電動機與發電機的轉換性，用楞次定律解釋了其轉換原理。1844年，楞次在研究任意個電動勢和電阻的並聯時，得出了分路電流的定律，比基爾霍夫發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去世。
物理學重要貢獻——楞次定律
楞次定律是一條電磁學的定律，從電磁感應得出感應電動勢的方向。
感應電流的磁場總是要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。
注意：“阻礙”不是“相反”，原磁通量增大時方向相反，原磁通量減小時方向相同；“阻礙”也不是阻止，電路中的磁通量還是變化的。
它的公式是：

其中 E 是感應電動勢，N 是線圈圈數，Φ 是磁通量。
1833年,，楞次 在概括了大量實驗事實的基礎上,總結出一條判斷感應電流方向的規律，稱為楞次定律( Lenz law )。
楞次定律可表述為 ：
閉合迴路中感應電流的方向，總是使得它所激發的磁場來阻礙引起感應電流的磁通量的變化。
楞次定律也可簡練地表述為 ：
感應電流的效果，總是阻礙引起感應電流的原因。

學習要點一、難點分析
1、 從靜到動的一個飛躍
學習“楞次定律”之前所學的“電場”和“磁場”只是侷限於“靜態場”考慮，而“楞次定律”所涉及的是變化的磁場與感應電流的磁場之間的相互關係，是一種“動態場”，並且“靜到動”是一個大的飛躍，所以學生理解起來要困難一些。
2、內容、關係的複雜性
“楞次定律”涉及的物理量多，關係複雜。產生感應電流的原磁場與感應電流的磁場兩者都處於同一線圈中，且感應電流的磁場總要阻礙原磁場的變化，它們之間既相互依賴又相互排斥。如果不明確指出各物理量之間的關係，使學生有一個清晰的思路，勢必造成學生思路混亂，影響學生對該定律的理解。
3、學生知識、能力的不足
要能理解“楞次定律”必須具備一定的思維能力，而大多數學生抽象思維和空間想象能力還不是很強，對物理知識的理解、判斷、分析、推理常常表現出一定的主觀性、片面性和表面性，所以在某些問題的理解上容易出差錯。

二、突破難點的方法
1. 正確理解“楞次定律”的內容及“阻礙”的含義
（1）“楞次定律”的內容：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。
（2）對“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，這裏起阻礙作用的是“感應電流的磁場”，它阻礙“原磁通量的變化”，不是阻礙原磁場，也不是阻礙原磁通量。不能認為“感應電流的磁場必然與原磁場方向相反”或“感應電流的方向必然和原來電流的流向相反”。所以“楞次定律”可理解為：當穿過閉合迴路的磁通量增加時，感應電流的磁場方向總是與原磁場方向相反；當穿過閉合迴路的磁通量減小時，感應電流的磁場方向總是與原磁場方向相同。另外“阻礙”不能理解為“阻止”，應認識到，原磁場是主動的，感應電流的磁場是被動的，原磁通量仍然要發生變化，阻止不了，而感應電流的磁場只是起阻礙作用而已。感應電流的磁場的存在只是削弱了穿過電路的總磁通量 變化的快慢，而不會改變 的變化特徵和方向。例如：當增大感應電流的磁場時， 原磁場也將在原方向上一直增大，只是增大得比沒有感應電流的磁場時慢一點而已。如果磁通量變化被阻止，則感應電流就不會繼續產生。無感應電流，就更談不上“阻止”了。
2、掌握應用“楞次定律”判定感應電流方向的步驟
（1）明確原磁場的方向及磁通量的變化情況（增加或減少）。
（2）確定感應電流的磁場方向，依“增反減同”確定。
（3）用安培定則確定感應電流的方向。
3、弄清最基本的因果關係
“楞次定律”所揭示的這一因果關係可用圖1（圖1在哪我也不知道）表示。感應磁場與原磁場磁通量變化之間阻礙與被阻礙的關係：原磁場磁通量的變化是因，感應電流的產生是果，原因引起結果，結果又反作用於原因，二者在其發展過程中相互作用，互為因果。
4、正確認識“楞次定律”與能量轉化的關係
“楞次定律”是能量轉化和守恆定律在電磁運動中的體現，感應電流的磁場阻礙引起感應電流的原磁場的磁通量的變化，因此，為了維持原磁場磁通量的變化，就必須有動力作用，這種動力克服感應電流的磁場的阻礙作用做功，將其他形式的能轉變為感應電流的電能，所以“楞次定律”中的阻礙過程，實質上就是能量轉化的過程。
5、多角度理解“楞次定律”
（1）從反抗效果的角度來理解：感應電流的效果，總是要反抗產生感應電流的原因，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（導體的）相對運動（由導體相對磁場運動引起感應電流的情況）。可以理解為“來者拒，去者留”。
6、與之相關的解題方法
電流元法：在整個導體上去幾段電流元，判斷電流元受力情況，從而判斷道題受力情況等效磁體法：將導體等效為一個條形磁鐵，進而作出判斷。