Lời giải chuẩn nhất cho câu hỏi: “Quy tắc bàn tay trái và quy tắc bàn tay phải?” và phần kiến thức mở rộng thú vị về lực điện từ do THPT Đông Thụy Anh biên soạn là tài liệu hay dành cho các bạn học sinh và các thầy cô giáo tham khảo
Trả lời câu hỏi: Quy tắc bàn tay trái và quy tắc bàn tay phải?
– Quy tắc bàn tay trái: 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 90° chỉ chiều của lực điện từ.
– Quy tắc bàn tay phải: Nắm bàn tay phải, rồi đặt sao cho bốn ngón tay hướng theo chiều dòng điện chạy qua các vòng dây thì ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của đường sức từ trong lòng ống dây.
Bổ sung thêm kiến thức cùng THPT Đông Thụy Anh thông qua bài mở rộng về lực điện từ nhé!
Kiến thức mở rộng về lực điện từ
1. Lực điện từ
– Lực điện từ gồm hai phần đó là lực điện do điện trường tạo ra và lực từ do từ trường tạo ra. Điều này được thể hiện rất rõ trong biểu thức toán học cổ điển về lực điện từ khi chúng ta đã biết tính chất của hạt mang điện và cường độ điện từ trường. Cụ thể biểu thức như sau:
F = q(E + vB)
Trong đó:
+ E là véc-tơ cường độ điện trường tại vị trí của hạt mang điện tích.
+ q là điện tích của hạt.
+ v là Véc-tơ vận tốc của hạt
+ B là Véc-tơ cảm ứng từ tại vị trí của hạt
2. Từ trường
– 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. Để kiểm tra sự hiện diện của từ trường có xung quanh một vật hay không thì bạn hãy thử bằng cách đưa vật đó tới gần một vật có tính từ. Ngày nay, cách để dễ dàng xác định từ trường nhất là sử dụng nam châm. Bình thường kim nam châm luôn ở trạng thái cân bằng theo hướng N – B, khi có từ trường nó sẽ bị lệch hướng, nên chúng ta có thể dễ dàng nhận biết.
3. Quy tắc nắm bàn tay phải
– Ứng dụng
a. Xác định từ trường của dòng điện trong dây dẫn thẳng dài
– Với dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài, đường sức từ của nó là những đường tròn có tâm nằm trên dây dẫn điện và vuông góc với dòng điện. Khi đó, sử dụng quy tắc bàn tay phải để xác định chiều của đường sức từ như sau:
+ Nắm bàn tay phải sao cho ngón cái choãi ra nằm dọc theo dây dẫn I, khi đó, ngón cái chỉ theo chiều dòng điện về điểm Q, các ngón tay còn lại khum theo chiều đường sức từ trên đường tròn tâm O (O nằm trên dây dẫn I).
+ Công thức tính độ lớn cảm ứng từ:
B = 2. 10-7. I/r
+ Trong đó: B: Độ lớn cảm ứng từ tại điểm cần xác định I: Cường độ dòng điện của dây dẫn r: Khoảng cách từ điểm cần xác định đến dây dẫn (m)
b. 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: Đường sức từ đi qua tâm O của vòng tròn dây dẫn điện là đường thẳng dài vô hạn.
– Những đường sức từ còn lại 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:
B = 2. 10-7. π. N. I/r
+ Trong đó: B: là 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)
c. Xác định từ trường của dòng điện chạy trong ống dây hình trụ.
– Dây dẫn điện quấn quanh ống dây hình trụ. Trong ống dây, các đường sức từ là những đường thẳng song song, khi đó chiều của đường sức từ được xác định theo quy tắc bàn tay phải như sau:
+ Nắm bàn tay phải rồi đặt sao cho chiều khum bốn ngón tay hướng theo chiều dòng điện quấn trên ống dây, khi đó, ngón cái choãi ra chỉ hướng của đường sức từ. Đường sức từ đi vào từ mặt nam và đi ra mặt bắc của ống dây đó.
+ Công thức tính độ lớn cảm ứng từ trong lòng ống dây:
B = 4. 10-7. π. N. I/l
+ Trong đó: B: là 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: là chiều dài ống dây hình trụ (m)
4. Quy tắc bàn tay trái
– Quy tắc bàn tay trái (còn gọi là quy tắc Fleming) là 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.
– Ứng dụng quy tắc nắm tay trái
+ Quy tắc bàn tay trái ứng dụng để xác định chiều chuyển động động cơ điện.
+ Trong trường hợp cuộn dây được đặt trong không gian từ trường, khi có có dòng điện chạy qua sẽ có một lực tác động vuông góc với dòng điện và cả từ trường.
+ Ứng dụng quy tắc bàn tay trái, đặt bàn tay trái giữ thẳng 3 ngón cái, ngón trỏ và ngón giữa, khi đó nón cái chỉ chiều của lực từ, chiều của từ trường là chiều của ngón trỏ, ngón giữa biểu diễn chiều dòng điện.
+ Quy tắc bàn tay trái dựa trên tác động của lực từ lên dây điện bằng biểu thức: F = I.dl.B
– Trong đó:
+ F là lực từ
+ I là cường độ dòng điện
+ dl là véc tơ có độ dài bằng độ dài đoạn dây điện và hướng theo chiều dòng điện
+ B là véc tơ cảm ứng từ trường.
– Công thức trên chỉ được thực hiện theo quy ước:
+ Hướng của lực cơ học
+ Từ trường hướng theo chiều từ bắc đến nam
+ Dòng điện hướng theo chiều từ dương sang âm
5. So sánh giữa Quy tắc bàn tay trái và Quy tắc bàn tay phải:
| Tiêu chí | Quy tắc bàn tay trái | Quy tắc bàn tay phải |
| Phát minh bởi | John Ambrose Fleming | John Ambrose Fleming |
| Được dùng cho | Xe máy điện | Máy phát điện |
| Mục đích | Hướng chuyển động trong động cơ điện | Hướng của dòng điện cảm ứng khi một dây dẫn di chuyển trong từ trường. |
| Ngón tay cái | Thumb đại diện cho hướng của lực đẩy trên dây dẫn / Chuyển động của dây dẫn. | Thumb đại diện cho hướng chuyển động của dây dẫn. |
| Ngón tay đầu tiên | Ngón tay cái biểu thị hướng của từ trường | Ngón tay thứ nhất đại diện cho hướng của Trường. (Bắc đến Nam) |
| Ngón tay thứ hai / giữa / trung tâm | Ngón tay trung tâm đại diện cho hướng của hiện tại | Ngón tay thứ hai đại diện cho hướng của dòng điện cảm ứng hoặc được tạo ra (hướng của dòng điện cảm ứng sẽ là hướng của dòng điện thông thường; từ dương sang âm). |
Tác giả: Trường THPT Đông Thụy Anh
Chuyên mục: Giáo Dục
