Quy Tắc Bàn Tay Trái [Vật lý 11]: Lý thuyết, ứng dụng và bài tập vận dụng

Quy tắc bàn tay trái trong vật lý là gì? Nó được áp dụng trong những trường hợp nào? Hãy cùng studytienganh tìm hiểu ngay sau đây nhé.

 

1. Quy tắc bàn tay trái là gì?

Chúng ta biết rằng bất cứ khi nào một vật dẫn mang dòng điện được đặt trong từ trường thì vật dẫn này sẽ chịu tác dụng của một lực.

 

Chiều của lực tác dụng lên vật dẫn này sẽ phụ thuộc vào hướng của từ trường và cường độ dòng điện chạy qua vật dẫn. Hướng của lực này có thể được tìm thấy bằng cách sử dụng Quy tắc Bàn tay Trái của Fleming. 

 

Quy tắc bàn tay trái của Fleming

 

Quy tắc bàn tay trái của Fleming cho chúng ta biết rằng nếu chúng ta duỗi ngón cái, ngón giữa và ngón trỏ của bàn tay trái theo hướng vuông góc với nhau (tạo một góc 90 độ) với nhau, chúng ta có thể thấy mối quan hệ giữa các hướng của lực. (F), dòng điện (I) và từ trường (B).

 

Do đó, dây dẫn đặt trong từ trường chịu lực từ theo phương trực giao với trường đó và hướng của dòng điện.

 

2. Quy tắc bàn tay trái được áp dụng như thế nào?

Ta biết rằng bất cứ khi nào đặt một dây dẫn mang dòng điện trong từ trường thì dây dẫn này tác dụng một lực có phương vuông góc với phương của dòng điện và phương của từ trường.

 

Với sự trợ giúp của quy tắc bàn tay trái của Fleming, nếu chúng ta biết hướng của hai đại lượng bất kỳ, chúng ta có thể dễ dàng xác định hướng của đại lượng thứ ba.

 

Để hình dung điều này, hãy xem xét một dây dẫn mang dòng điện được đặt ở giữa một nam châm hình móng ngựa.

 

Nam châm này tạo ra một số từ trường theo hướng được chỉ ra bởi ngón trỏ hoặc ngón trỏ. Dòng điện đi qua dây dẫn sẽ có hướng của ngón tay giữa. Dây dẫn này chịu một lực được chỉ định theo hướng của ngón tay cái. Nếu các cực của nam châm này bị đảo ngược, thì lực tác dụng cũng sẽ theo hướng ngược lại.

 

Quy tắc bàn tay trái

Tam diện thuận

 

Hướng của dòng điện, từ trường và lực từ tạo nên một tam diện thuận

Tam diện thuận: Ba vectơ M1M2, B và F không đồng phẳng tạo nên mộ tam diện thuận khi chúng thỏa mãn quy tắc bàn tay trái. Để bàn tay trái sao cho vectơ B hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay là chiều của vectơ M1M2 khi đó chiều ngón cái choãi ra 90 độ chỉ chiều của lực từ vectơ F.

 

Quy tắc này được xây dựng dựa trên biểu thức độ lớn của lực từ: F = I.dl.B

Trong đó:

• - F là lực từ.
• - I là độ lớn cường độ dòng điện chạy qua dây.
• - dl là vectơ có hướng theo chiều dòng điện và độ dài bằng chiều dài dây dẫn.
• - B là vectơ cảm ứng từ trường.
• - Phương của lực F là phương của tích có hướng của vectơ dl và B.

 

3. Ứng dụng quy tắc bàn tay trái

 

Ứng dụng quy tắc bàn tay trái

 

Động cơ điện: Một trong những ứng dụng phổ biến và nổi tiếng nhất của quy tắc bàn tay trái của Fleming có thể được nhìn thấy trong hoạt động của động cơ điện. 

 

- Khi cho dòng điện chạy qua vật dẫn, nó sinh ra từ trường hình trụ xung quanh vật dẫn. Nếu một từ trường ngoài được đưa đến gần vật dẫn mang dòng điện, thì từ trường và trường điện từ tương tác với nhau.

 

- Sự tương tác giữa dòng điện và từ trường sẽ tạo ra một lực vật lý.

 

- Để tính phương của lực này, ta sử dụng quy tắc này. Nếu ngón giữa của bàn tay trái cho hướng của dòng điện, ngón trỏ biểu thị hướng của từ trường ngoài, thì ngón cái của bàn tay trái của chúng ta sẽ chỉ theo hướng của lực.

 

- Trong động cơ điện một chiều tiêu chuẩn, trường điện từ tương tác với từ trường tạo ra bởi nam châm vĩnh cửu và do sự tương tác này, một lực vật lý được tạo ra.

 

- Sử dụng quy tắc này, chúng ta có thể xác định hướng của lực này và hướng chuyển động của động cơ.

 

- Quy tắc bàn tay trái có thể được sử dụng để hiểu chuyển động của bất kỳ loại động cơ điện nào trong vô số các loại động cơ điện khác nhau một cách đơn giản.

 

4. Bài tập luyện tập

Bài tập 1: Hãy áp dụng quy tắc bàn tay trái để xác định chiều của lực điện từ, chiều của dòng điện, chiều đường sức từ và tên từ cực.

 

Ký hiệu:

⊙ : biểu diễn dòng điện có phương vuông góc với mặt phẳng trang giấy, chiều đi từ phía trước ra phía sau.

⊕ : biểu diễn dòng điện có phương vuông góc với mặt phẳng trang giấy và chiều đi từ phía sau ra phía trước.

 

 

Bài tập 2: Áp dụng quy tắc bàn tay trái để xác định chiều của lực điện từ trong các trường hợp sau đây: (Hình 1)

 

(Hình 1)

 

Bài tập 3: Cho khung dây dẫn ABCD quay quanh trục OO’. Dòng điên chạy qua khung dây ABCD đặt trong từ trường, chiều của dòng điện và tên các cực của nam châm như hình vẽ (Hình 2).

 

 

(Hình 2)

 

a, Hãy vẽ lực F1tác dụng lên đoạn dây dẫn AB và lực F2 tác dụng lên đoạn dây dẫn CD

b, Cặp lực F1,  F2  làm cho khung dây quay theo chiều nào?

c, Có những cách nào để khung dây ABCD quay theo chiều ngược lại?

 

Trên đây là lý thuyết và ứng dụng của quy tắc bàn tay trái. Studytienganh hy vọng bài viết này có thể giúp các bạn ôn lại và nắm chắc kiến thức hơn.

 

Hẹn gặp lại các bạn trong những bài viết tiếp theo của studytienganh!