Quy tắc bàn tay trái và quy tắc bàn tay phải là kiến thức quan trọng trong bộ môn Vật lý lớp 9 và lớp 11. Việc hiểu và áp dụng đúng quy tắc sẽ giúp các bạn học sinh có thể dễ dàng giải quyết các bài tập liên quan. Trong bài viết này hãy cùng muahangdambao.com tìm hiểu chi tiết về 2 quy tắc này nhé!
Quy tắc bàn tay trái là gì?
Lý thuyết liên quan quy tắc bàn tay trái
Lực điện từ là gì?
Lực điện từ là một trong số các đại lượng có liên quan đến quy tắc nắm bàn tay trái, bao gồm 2 phần là lực điện do điện trường sinh ra và lực từ do từ trường sinh ra. Điều này, đã được thể hiện rất rõ trong công thức của lực điện từ. Cụ thể, công thức xác định lực điện từ như sau: F = q(E + v.B)
Trong đó:
- E: Biểu thị cho vectơ cường độ điện trường ở vị trí của hạt mà hạt đó mang điện tích.
- q: Biểu thị cho điện tích của hạt.
- v: Biểu thị cho vectơ vận tốc của hạt B được biết là vectơ cảm ứng từ ngay tại vị trí của hạt.
Chiều của lực điện từ sẽ phụ thuộc vào chiều của các đường sức từ cũng như chiều của dòng điện chạy qua vật dẫn. Còn hướng của lực điện từ thì được xác định bằng cách sử dụng quy tắc nắm bàn tay trái.
Từ trường là gì?
Từ trường cũng là một khái niệm quan trọng và cũng thường được nhắc đến khi phát biểu quy tắc bàn tay trái. Đây là một môi trường vật chất đặc biệt, bao quanh các hạt mang điện do chuyển động như nam châm hay dòng điện.
Từ trường sẽ gây ra lực từ và tác dụng lên vật liệu có từ tính. Để kiểm tra xem có từ trường xung quanh vật thể đó hay không thì bạn có thể di chuyển vật thể đó lại gần với một vật thể có từ tính. Thông thường thì kim từ luôn nằm cân bằng theo chiều N – B và chúng sẽ bị lệch bởi từ trường nên chúng ta rất dễ nhìn thấy.
>> Lý thuyết: Điện trường là gì? Điện trường và từ trường khác nhau ở đâu?
Quy tắc bàn tay trái là gì?
Quy tắc bàn tay trái này được phát hiện bởi kỹ sư và nhà vật lý John Ambrose Fleming vào cuối thế kỷ 19. Quy tắc bàn tay trái dùng để xác định chiều của lực từ, chiều của từ trường và chiều của dòng điện đi qua một cuộn dây dẫn đặt trong không gian từ trường nhất định (nam châm).
Phát biểu quy tắc bàn tay trái
Giả thiết: Khi cho dòng điện chạy qua cuộn dây được đặt trong từ trường của nam châm thì một lực tác dụng lên cuộn dây sẽ vuông góc với hướng hai đại lượng, đó là từ trường và cường độ dòng điện chạy qua.
Hướng dẫn quy tắc bàn tay trái: Ngón cái, ngón trỏ và ngón giữa sẽ biểu thị trục hoặc chiều của đại lượng vật lý được biểu thị tương ứng. Trong đó: ngón cái chỉ chiều chuyển động của lực, ngón trỏ chỉ chiều của từ trường và ngón giữa chỉ chiều của dòng điện chạy qua nó.
Quy tắc nắm bàn tay trái được phát biểu dựa trên cơ sở lực từ có tác động lên dây điện dựa vào biểu thức toán học như sau: F = I.dl.B
Trong đó:
- F: Lực từ.
- I: Cường độ dòng điện.
- dl: Biểu thị cho vectơ có độ dài mà bằng với độ dài đoạn dây điện hay dây dẫn và hướng theo chiều của dòng điện.
- B: Biểu thị cho vectơ cảm ứng của từ trường.
Phát biểu quy tắc: Đặt bàn tay trái sao cho đường sức từ hướng vào bên lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón giữa chính là chiều của dòng điện, còn ngón cái lan ra một góc 90 độ chỉ phương của lực điện từ.
Quy tắc bàn tay trái có các quy tắc như sau:
- Được dùng để biểu diễn một vectơ có hướng vuông góc với mặt phẳng quan sát và hướng xa với người quan sát.
- Được dùng để biểu diễn vectơ theo phương vuông góc với mặt phẳng quan sát và hướng về người quan sát.
Quy tắc bàn tay phải là gì?
Khái niệm
Quy tắc nắm tay phải dùng để xác định chiều của dòng điện khi biết được chiều của cảm ứng từ hoặc xác định chiều của cảm ứng từ khi đã biết chiều của dòng điện.
Phát biểu quy tắc bàn tay phải: Nắm bàn tay phải và đặt lần lượt bốn ngón tay hướng theo chiều dòng điện qua vòng dây, còn ngón tay cái hướng theo chiều đường sức từ trong dây dẫn.
Ứng dụng
Xác định từ trường của dòng điện trong dây dẫn thẳng dài
Với dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài thì đường sức từ của nó chính là những đường tròn có tâm nằm ở trên dây dẫn điện và vuông góc đối với dòng điện. Khi đó, sử dụng quy tắc bàn tay phải để xác định được chiều của đường sức từ. Cụ thể như sau:
– Nắm bàn tay phải sao cho ngón cái choãi ra và nằm dọc theo dây dẫn I. Khi đó, ngón cái chỉ theo chiều dòng điện về điểm Q còn các ngón tay còn lại sẽ khum theo chiều đường sức từ trên đường tròn tâm O (O nằm trên dây dẫn I).
– Công thức tính như sau: B = 2. 10-7. I/r
Trong đó:
- B: Độ lớn cảm ứng từ tại điểm cần phải xác định.
- I: Cường độ dòng điện của dây dẫn.
- r: Khoảng cách từ điểm cần xác định đến dây dẫn (m).
Xác định từ trường của dòng điện trong dây dẫn uốn thành vòng tròn
Đường sức từ đi qua đường dẫn uốn thành vòng tròn có 2 loại là:
- Đường sức từ đi qua tâm O của vòng tròn dây dẫn điện chính là đường thẳng dài vô hạn.
- Những đường sức từ còn lại chính là những đường cong đi vào từ mặt Nam và đi ra từ mặt Bắc của dòng điện tròn đó.
Công thức tính độ lớn cảm ứng từ tại tâm O của vòng dây như sau: B = 2. 10-7. π. N. I/r
Trong đó:
- B: Độ lớn cảm ứng từ tại điểm cần tính.
- N: Số vòng dây dẫn điện.
- I: Cường độ dòng điện (A).
- r: Bán kính vòng dây (m).
Xác định từ trường của dòng điện chạy trong ống dây hình trụ
Dây dẫn điện được quấn quanh ống dây hình trụ. Trong ống dây thì các đường sức từ là những đường thẳng song song. Khi đó chiều của đường sức từ sẽ được xác định dựa theo quy tắc bàn tay phải như sau:
– Bạn nắm bàn tay phải của mình rồi đặt sao cho chiều khum của bốn ngón tay hướng theo chiều của dòng điện quấn trên ống dây, còn ngón cái choãi ra chỉ hướng của đường sức từ. Đường sức từ sẽ đi vào từ mặt Nam và đi ra từ mặt Bắc của ống dây đó.
– Công thức tính độ lớn cảm ứng từ trong lòng ống dây như sau: B = 4. 10-7. π. N. I/l
Trong đó:
- B: Độ lớn cảm ứng từ tại điểm cần tính.
- N: Số vòng dây dẫn điện.
- I: Cường độ dòng điện (A).
- r: Bán kính vòng dây (m).
- l: Chiều dài ống dây hình trụ (m).
>> Định luật ôm(Ohm) là gì? Công thức và dạng bài tập tiêu biểu
Trên đây là kiến thức liên quan đến quy tắc bàn tay trái và quy tắc bàn tay phải. Hy vọng những thông tin này sẽ giúp ích cho bạn trong quá trình học tập cũng như nghiên cứu. Nếu như bạn có bất kỳ thắc mắc nào khác, hãy để lại bình luận bên dưới bài viết này nhé!
