Интерактивная презентация по теме "Э. Х. Ленц"

                      Открытие закона Ленца

Отталкиваясь от работ Фарадея, Ленц организовал несколько оригинальных опытов, призванных объяснить природу открытых им явлений. Осенью 1833 года ученый выступил на заседании Академии наук с докладом о полученных в ходе экспериментов выводах в области электромагнетизма. Он познакомил научную общественность с основополагающим законом электродинамики (закон Ленца), в котором утверждалось, что любому электромагнитному явлению соответствует затраченная механическая энергия. Тем самым российский физик вплотную приблизился к открытию закона сохранения и превращения энергии, который спустя 8 лет сформулировал немецкий физик Р. Майерс.

Вывод справедлив, ведь если внешняя сила заставит магнит или проводник с током перемещаться рядом с замкнутым проводником, его механическая энергия трансформируется в электромагнитную энергию тока индукции. Согласно закону Ленца, побуждаемая сила индуктированного тока блокирует движение, которым он был вызван. Иными словами, при наличии магнита необходима большая затрата энергии, нежели в его отсутствие.

Эмилий Христианович был уникальным ученым, ведь ему удавалось успешно сочетать фундаментальные научные исследования с их практическим использованием. Взяв за основу собственноручно открытый закон, он вывел принцип обратимости электрических машин. В итоге Ленцу удалось доказать, что одна и та же электромашина может выступать в качестве источника тока (генератора) либо быть электрическим двигателем.

Внимательно изучая характер работы электромашин, Ленц открыл еще одно важнейшее физическое явление, полезное для электротехники. Оно связано с влиянием магнитного поля, которое создается током в обмотке якоря на обмотку полюсов. Возникающие таким образом явления стали называть «реакция якоря» .

Закон джоуля-ленца

Огромное значение для науки имели труды российского физика по установлению количества тепла, которое выделяется током в проводнике. В 1833 году Ленц обнаружил связь между электропроводностью металлов и степенью их нагревания. Для более объективной фиксации измерений он сконструировал специальный прибор, позволяющий точно определить количество выделяемого тепла. В результате науку обогатил еще один закон, названный именем Джоуля-Ленца. Причина двойного наименования связана с тем, что окончательную версию закона Эмилий Христианович представил в 1843 году почти в одно время с английским ученым Джеймсом Джоулем.

Согласно данному закону, количество теплоты, выделяемое в проводнике при прохождении по нему электрического тока, пропорционально квадрату силы тока и сопротивлению проводника. Определить количество теплоты, выделяемой проводником при прохождении через него электричества, можно по следующей формуле:

Q=I 2 ⋅R⋅t

Где: Q — количество теплоты в джоулях; I — сила тока в амперах; R — сопротивление проводника в омах; t — время в секундах.

Другие достижения

Мастерство Ленца как блестящего экспериментатора проявилось и при убедительной проверке справедливости экспериментов французского физика Пельтье, открывшего в 1834 г. новое явление, названное впоследствии «эффектом Пельтье». Если через спай двух разнородных металлов пропустить электрический ток, то в спае происходит либо выделение, либо поглощение тепла в зависимости от направления тока. Собственными экспериментами Ленц подтвердил выводы Пельтье. Пропустив ток через спай висмута и сурьмы, он заморозил воду, окружавшую спай.

Кругосветная экспедиция

С 1823 по 1826 год Ленц принял участие в очередной кругосветке Отто Коцебу на 24-пушечном корабле «Предприятие», где участвовал в проведении научных исследований.  Эмилий изучал физические свойства океанической воды, наблюдал и подробно описывал атмосферные явления. Все это послужило началом точных наблюдений в области океанографии.

Во время долгого плавания Ленц доказал наличие взаимосвязи между соленостью океанической воды и количеством солнечной радиации, а также силы ветра. Он сделал вывод, что наименее соленая вода на экваторе, так как там больше всего солнечного тепла, а воздух малоподвижен. В этих условиях в процессе испарения микрокапли остаются над поверхностью воды, создавая препятствие для воздействия солнца.

Еще на этапе подготовки к плаванию ученый создал несколько приборов, которые помогли в изучении океана. Среди них батометр – устройство для взятия проб воды с большой глубины. По результатам экспедиции Ленц написал подробное сообщение о результатах работы, на основе которого позднее были изданы «Мемуары Санкт-Петербургской академии наук». 

Экспедиция на Эльбрус

В 1829 году Эмилий отправляется в составе первой экспедиции на Эльбрус, которую возглавлял генерал Георгий Арсеньевич Эммануэль. Его появление здесь не было случайным – поездка носила научный характер и участвовали в ней многие научные светила того времени – зоолог Эдуард Петрович Минетрие, геофизик Адольф Яковлевич Купфер, ботаник Карл Антонович Мейер. Официальным художником экспедиции выступал Иосиф Карлович Бернардацци. Во время путешествия ученый смог рассчитать высоту горы барометрическим способом.

Ленц не остался в тени коллег и принял участив в финальном восхождении на вершину. Вместе с ним было еще трое человек – два проводника и казак Лысенков. Однако первым покорителем Эльбруса талантливый физик не стал – он был вынужден остановиться на высоте 5350 м из-за недостатка кислорода. В итоге первым поднялся на вершину местный горец Киллар Хаширов. Позднее по протекции Академии наук были сделаны две плиты на арабском и русском языках, содержащие надпись с упоминанием имен всех участников экспедиции, в том числе и Ленца.

П реподавательская стезя

Эмилий Христианович был блестящим преподавателем, чьи лекции студенты старались не пропускать. Его занятия по физике и физической географии выделялись ясностью и доходчивостью, подкупая безупречной систематизацией материала. Ленц написал учебники для гимназий по этим дисциплинам, которые сумели выдержать несколько изданий. За свою преподавательскую карьеру он успел поработать в одном из старейших учебных заведений страны Петришуле (школа св. Петра), Михайловском артиллерийском училище и Главном педагогическом институте.

На протяжении трех десятилетий ученый был профессором, а с 1863 года первым избранным ректором Петербургского университета. Он приложил огромные усилия для становления и развития знаменитой физико-математической школы. Благодаря Ленцу были внедрены современные на тот момент принципы преподавания профильных дисциплин, что стало причиной их дальнейшего расцвета.

                        П етербургский университет

   Интересные факты

• Ленц внес большой вклад в изучение науки о Земле, сделав вывод о первостепенном влиянии солнечной радиации на процессы, происходящие в атмосфере планеты.
• Задолго до изобретения осциллографа ученому удалось создать коммутатор, позволивший ему первым в мире снять фазовые кривые тока намагничивания и показать их как синусоиды.
• Студентом Ленца в Главном педагогическом институте был выдающийся химик Дмитрий Иванович Менделеев, на становление личности которого он оказал большое влияние.
• Эмиль Христианович был членом научных обществ многих европейских государств, в том числе Туринской и Берлинской академии наук.
• В честь Ленца был назван кратер на Луне, находящийся на её оборотной стороне.
• Несмотря на то, что Ленц всю жизнь прожил в Российской империи, он так и не выучил русский язык, что ему не помешало стать основателем отечественной школы электротехники.

Смерть

Эмилий Ленц скоропостижно ушел из жизни 10 (29) января 1865 года в Риме, куда отправился для лечения глаз. Похоронен в Вечном городе на одном из протестантских кладбищ.

Память о ленце

• В 1970  году Международный астрономический союз присвоил имя Эмилия Христиановича Ленца кратеру на обратной стороне Луны .
• Скалы Ленца — место на северном склоне горы Эльбрус , куда удалось подняться Ленцу в 1829 году; получило название в память о его участии в первой экспедиции на гору под командованием генерала Георгия Эммануэля .

                           Спасибо за внимание!