Sau đây, Tung Tăng xin giới thiệu với quý thầy cô và các bạn học sinh về lý thuyết Quy tắc bàn tay trái cũng như bài tập vận dụng. Hy vọng nội dung của bài viết dưới đây sẽ giúp các bạn học sinh nắm chắc hơn về môn Vật lý. Mời các bạn cùng tham khảo.
Mục lục:
1. Quy tắc bàn tay trái là gì?
Quy tắc bàn tay trái hay quy tắc nắm bàn tay trái là phương pháp được dùng để xác định chiều của lực điện từ.
Quy tắc bàn tay trái là một quy tắc định hướng của lực do một từ trường tác động lên một đoạn mạch có dòng điện chạy qua và đặt trong từ trường.
Đây là một cách đơn giản để tìm ra hướng chuyển động trong động cơ điện.
Giả thuyết:
Khi một dòng điện đi qua một cuộn dây được đặt trong một từ trường của nam châm, cuộn dây dẫn sẽ chịu tác động bởi một lực vuông góc với hướng của 2 đại lượng là từ trường và dòng điện chạy qua.
Ta có biểu thức dựa trên cơ sở lực từ tác động lên dây điện theo quy tắc bàn tay trái như sau:
F = I.dl.B
Trong đó:
F: Lực từ
I: Cường độ dòng điện
dl: Vectơ có độ dài bằng độ dài đoạn dây điện và hướng theo chiều dòng điện
B: Vectơ cảm ứng từ trường.
Lực điện từ là gì?
Lực điện từ là lực điện do điện trường tạo ra và lực từ do từ trường tạo ra. Chiều của lực điện từ được xác định dựa trên quy tắc bàn tay trái và phụ thuộc vào chiều của đường sức từ và chiều của dòng điện chạy bên trong dây dẫn.
Khi chúng ta đã biết tính chất của hạt mang điện và cường độ điện từ trường về lực điện từ, ta có biểu thức như sau: F = q(E + v.B)
Trong đó:
E: Vectơ cường độ điện trường tại vị trí của hạt mang điện tích.
q: Điện tích của hạt.
v: Vectơ vận tốc của hạt
B: Vectơ cảm ứng từ tại vị trí của hạt.
Từ trường là gì?
Từ trường là một môi trường vật chất đặc biệt, tồn tại bao xung quanh các hạt mang điện tích có sự chuyển động như nam châm hay dòng điện,… Từ trường gây ra lực từ, tác động lên vật mang từ tính đặt trong nó. Sử dụng nam châm là cách nhanh nhất để dễ dàng xác định từ trường.
2. Ứng dụng quy tắc bàn tay trái
Đặt bàn tay trái sao cho các đường cảm ứng từ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa hướng theo chiều dòng điện thì ngón tay cái choãi ra 90° chỉ chiều của lực điện từ.
Quy ước:
Biểu diễn vectơ có có phương vuông góc với mặt phẳng quan sát, có chiều rời xa người quan sát. Được biểu thị bằng dấu (•)
Biểu diễn vectơ có có phương vuông góc với mặt phẳng quan sát, có chiều hướng về người quan sát. Được biểu thị bằng dấu (+)
3. Vận dụng quy tắc bàn tay trái có thể xác định được:
Xác định chiều quay của khung dây hay chiều dòng điện trong khung
– Xác định chiều lực từ tác dụng lên khung dây khi biết chiều quay của nó.
– Xác định chiều lực từ khi biết chiều dòng điện và chiều của đường sức từ. Từ đó, suy ra chiều quay của khung dây.
– Xác định chiều dòng điện trong khung khi biết chiều của lực từ và chiều của đường sức từ. Từ đó, suy ra chiều dòng điện trong khung dây dẫn.
Xác định chiều của lực điện từ
– Lực từ thay đổi chiều khi đổi chiều của dòng điện qua dây dẫn AB.
– Khi giữ nguyên chiều dòng điện và đảo cực của nam châm thì lực từ cũng đổi chiều. Như vậy, chiều của lực từ phụ thuộc vào chiều dòng điện và chiều của đường sức từ.
4. Bài tập vận dụng
Bài 1: (Trang 66 SBT Vật lí 9)
Một đoạn dây dẫn thẳng AB được đặt ở gần đầu của thanh nam châm thẳng (Như hình 30.2 bên dưới). Hãy biểu diễn lực điện từ tác dụng lên dây dẫn, biết rằng dòng điện chạy qua dây có chiều từ B đến A.
Giải: Vận dụng quy tắc bàn tay trái, lực điện từ tác dụng lên AB sẽ có chiều như hình 30.2a bên dưới.
Bài 2: (Bài 30.4 trang 67 SBT Vật lí 9)
Một nam châm hình chữ U và một dây dẫn thẳng được bố trí như hình a, b, c và d. Dòng điện trong dây dẫn có phương vuông góc với mặt phẳng trang giấy, chiều đi từ phía trước ra phía sau trang giấy. Hỏi trường hợp nào lực điện từ tác dụng vào dây dẫn hướng thẳng đứng lên trên?
Giải: (Chọn đáp án B) Sử dụng quy tắc bàn tay trái để xác định chiều của lực điện từ: Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa hướng theo chiều dòng điện thì ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của lực điện từ.
