Trong chương trình Vật lý THPT, quy tắc bàn tay trái, quy tắc bàn tay phải là phần kiến thức rất quan trọng, giúp các bạn học sinh nắm bắt và vận dụng hiệu quả trong việc giải các bài tập liên quan.
Để giúp các bạn có thể nắm bắt được một cách chi tiết và dễ hiểu nhất về phần kiến thức trọng tâm này, Học Thông Minh đã tổng hợp các nội dung có liên quan theo hệ thống và trình bày đầy đủ trong bài viết dưới đây. Mời các bạn cùng đón đọc và tham khảo nhé!
1. Một số kiến thức lý thuyết liên quan
Trước khi tìm hiểu quy tắc bàn tay trái, quy tắc bàn tay phải, chúng ta cùng nhìn lại tổng quan một số kiến thức lý thuyết có liên quan nhé!
1.1. Lý thuyết về lực điện từ
Lực điện từ được xác định là một đại lượng quan trọng có liên quan đến quy tắc bàn tay trái, bao gồm hai phần là lực điện và lực từ.
Công thức của lực điện từ được xác định là:
F = q(E + v.B)
Trong đó:
- E là chỉ số biểu thị cho vectơ cường độ điện trường ở vị trí của hạt mà hạt đó mang điện tích.
- q là chỉ số biểu thị cho điện tích của hạt.
- v là chỉ số biểu thị cho vectơ vận tốc của hạt B được biết là vectơ cảm ứng từ ngay tại vị trí của hạt.
Trong phần kiến thức này, các em lưu ý: Chiều của lực điện từ là đại lượng phụ thuộc vào chiều của các đường sức từ và chiều của dòng điện chạy qua vật dẫn. Đồng thời, quy tắc nắm bàn tay trái giúp xác định hướng của lực điện từ. Do đó, khi các bạn học sinh nắm chắc quy tắc bàn tay trái và khái niệm cơ năng thì việc chinh phục môn Vật lý sẽ dễ dàng hơn rất nhiều.
1.2. Lý thuyết về từ trường
Đây cũng là một khái niệm vô cùng quan trọng khi phát biểu quy tắc bàn tay trái. Từ trường được xác định là một môi trường vật chất đặc biệt bao quanh các hạt mang điện được tạo ra do sự chuyển động không ngừng.
Từ trường được xác định có thể gây ra lực từ tác dụng lên vật liệu có từ tính. Muốn xác định xem có từ trường xung quanh vật thể hay không, chỉ cần thử di chuyển vật thể đó lại gần một vật thể có từ tính.
2. Quy tắc bàn tay trái (hay còn được gọi là định luật Fleming)
Quy tắc bàn tay trái là quy tắc được áp dụng bởi từ trường trong một mạch mà dòng điện chạy qua và chi phối hướng của lực đặt vào từ trường.
Kỹ sư và nhà vật lý John Ambrose Fleming là người đã phát hiện ra quy tắc bàn tay trái vào cuối thế kỷ 19. Nhờ có quy tắc này, hướng chuyển động của động cơ điện được xác định một cách dễ dàng.
2.1. Hướng dẫn quy tắc bàn tay trái áp dụng trong giải các bài tập Vật lý:
Trong quy tắc bàn tay trái, ngón cái, ngón trỏ và ngón giữa là các ký hiệu lần lượt biểu thị trục hoặc chiều của đại lượng vật lý biểu thị tương ứng. Trong đó, ngón cái sẽ chỉ chiều chuyển động của lực, ngón trỏ chỉ chiều của từ trường và ngón giữa chỉ chiều dòng điện chạy qua nó.
Quy tắc nắm bàn tay trái được xác định dựa trên lực từ có tác động lên dây điện, căn cứ vào biểu thức toán học sau: F = I.dl.B
Trong đó:
- F là chỉ số biểu thị cho đại lượng lực từ
- I là chỉ số biểu thị cho đại lượng cường độ dòng điện
- dl là chỉ số biểu thị cho vectơ có độ dài bằng độ dài đoạn dây điện/dây dẫn đồng thời hướng theo chiều của dòng điện
- B là chỉ số biểu thị cho vectơ cảm ứng của từ trường.
Kiến thức hay: Cơ năng là gì? Công thức tính cơ năng
2.2. Làm thế nào để xác định được quy tắc bàn tay trái?
Để xác định quy tắc bàn tay trái, các bạn thực hiện đặt bàn tay sao cho đường sức từ hướng vào bên trong lòng bàn tay. Khi đó, chiều từ cổ tay đến ngón giữa được xác định chiều dòng điện. Chiều của ngón cái lan ra góc 90 độ được xác định là phương của lực điện từ.
Lưu ý trong quy tắc bàn tay trái:
- Dấu chấm tròn (•) là ký hiệu được dùng để diễn tả một vectơ có hướng vuông góc với mặt phẳng quan sát và hướng xa người quan sát.
- Dấu cộng (+) là ký hiệu được sử dụng để diễn tả vectơ theo phương vuông góc với mặt phẳng quan sát và hướng về người quan sát.
Để có thể ghi nhớ quy tắc bàn tay trái, một lời khuyên dành cho các bạn học sinh là nên giải nhiều bài tập liên quan. Việc làm đi làm lại các bài tập dạng này giúp các em có thể vận dụng thành thạo quy tắc này để chinh phục môn Vật lý. Trong quá trình học tập các em có thể luyện đề thi THPT Quốc Gia để chuẩn bị tốt kiến thức cho việc thi đại học
3. Quy tắc bàn tay phải
Trong quá trình học và giải các bài tập, không ít học sinh lúng túng, dễ nhầm lẫn giữa quy tắc bàn tay trái, quy tắc bàn tay phải cũng như cách lựa chọn đúng quy tắc để vận dụng vào thực hành. Do đó, việc tìm hiểu và phân biệt hai quy tắc này là rất cần thiết.
3.1. Thế nào là quy tắc bàn tay phải
Quy tắc nắm bàn tay phải thường được dùng để tính chiều dòng điện xuất hiện trong dây dẫn đi trong từ trường.
Quy tắc bàn tay phải được phát biểu như sau: Nắm bàn tay phải sao cho bốn ngón tay tương ứng hướng theo chiều dòng điện chạy qua các vòng dây. Khi đó, ngón tay cái trỏ chiều của đường sức từ trong lòng ống dây dẫn.
Bạn có thể đọc thêm về sóng điện từ là gì kết hợp với kiến thức bàn tay trái và phải để học tốt môn Vật Lý
3.2. Tính ứng dụng của quy tắc bàn tay phải
- Giúp xác định từ trường của dòng điện trong dây dẫn dài
Đối với dòng điện trong dây dẫn dài, các đường tròn có tâm nằm trên dây dẫn điện được xác định là đường sức từ của dòng điện, đồng thời vuông góc với dòng điện.
Trong trường hợp này, quy tắc bàn tay phải được áp dụng như sau: Nắm bàn tay phải để ngón cái chỉ ra theo dây dẫn l. Khi đó, chiều của dòng điện về Q là chiều ngón cái sẽ chỉ ra, trong khi những ngón còn lại sẽ theo đường sức từ đến đường tròn tâm O.
B= 2.10-7/ l/r
- Giúp xác định từ trường của dòng điện trong dây dẫn vòng tròn
Đường từ trường đi qua đường dây dẫn và sau đó uốn thành 2 loại vòng tròn.
Đường sức từ đi qua tâm O được xác định là đường thẳng dài vô tận
Đường sức từ còn lại được xác định chính là đường cong đi từ nam và ra bắc của dòng điện đó
B = 2. 10-7. π. N. I/r
- Giúp xác định từ trường của dòng điện trong ống hình trụ
Trong trường hợp đường dây dẫn điện được quấn xung quanh hình trụ, lúc này, bạn xác định chiều của đường sức từ theo quy tắc bàn tay phải như sau: Nắm bàn tay phải lại sao cho bốn ngón tay cùng hướng theo chiều dòng điện ở ống dây. Lúc này, hướng mà ngón tay cái choãi ra được xác định là hướng của đường sức từ.
B = 4. 10-7. π. N. I/l
Như vậy, trong bài viết trên đây, chúng tôi đã tổng hợp toàn bộ các kiến thức liên quan đến quy tắc bàn tay trái, quy tắc bàn tay phải. Hi vọng những kiến thức này sẽ giúp các bạn học sinh dễ dàng hơn trong việc tiếp cận, vận dụng để “gỡ rối” được các bài tập trong quá trình học tập, từ đó đạt được thành tích cao và chinh phục được môn Vật Lý này nhé!
