Khám phá lý thuyết và cách áp dụng quy tắc bàn tay trái chuẩn nhất

Vật lý không phải là một lĩnh vực dễ tiếp cận, đặc biệt là đối với những người không giỏi trong các ngành khoa học chính xác. Trong vật lý có rất nhiều ký hiệu cần phải nhớ, đặc biệt là các công thức tính toán khó nhằn. May thay, bạn vẫn được tiếp cận với những quy tắc mang tính trực quan, dễ nhớ, dễ áp dụng. Trong đó có quy tắc bàn tay trái. Đây là cách xác định hướng của lực điện từ chỉ với 1 bàn tay trái.

Nguyên lý hoạt động của quy tắc này là gì? Ứng dụng của nó trong đời sống hàng ngày và các dạng bài tập thường gặp là gì? Cùng tìm kiếm câu trả lời với admin nhé.

I. Tìm hiểu khái niệm của quy tắc bàn trái

Quy tắc Fleming được phát hiện bởi nhà vật lý học, kỹ sư John Ambrose Fleming vào cuối thế kỉ XIX. Nhờ vào quy tắc này, người ta đã tìm ra được hướng chuyển động đơn giản hơn trong thiết bị động cơ điện và hướng của dòng điện trong máy phát điện ngày nay.

Quy tắc bàn tay trái (hay quy tắc Fleming) là quy tắc xác định hướng của lực do một từ trường tác động lên một đoạn mạch khi có dòng điện chạy qua.

Quy tắc này được bắt nguồn từ công thức lực từ tác động lên dây điện như sau:

• F=I.dl.B
• Trong đó:
• F là lực từ
• I là cường độ dòng điện
• di là vectơ có độ dài bằng độ dài đoạn dây điện và hướng theo chiều dòng
• điện
• B là vectơ cảm ứng từ trường.

1. Khám phá nguyên tắc hoạt động của quy tắc Fleming

Quy tắc Fleming được sử dụng phần lớn trong lĩnh vực vật lý. Nó định hướng lực từ trường, tác động lên đoạn mạch có dòng điện đi qua và choãi ra 1 góc 90 độ để chỉ hướng của lực điện từ.

Hiểu đơn giản, nếu như dòng điện chạy qua cuộn dây được đặt trong từ trường của nam chân, nó sẽ chỉ tác động một lực vuông góc theo hướng của điện lẫn từ trường chạy qua.

2. Hướng dẫn cách xác định chiều dòng điện bằng quy tắc bàn tay trái

Cách thực hiện quy tắc bàn tay trái như sau:

• Đặt bàn tay trái ở vị trí sao cho đường sức từ hướng vào lòng bàn tay. Chiều từ cổ tay tới ngón tay để chỉ chiều dòng điện. Ngón tay cái choãi ra 1 góc 90 độ quy định chiều của lực điện từ.
• Nắm bài tay lại, ngón giữa, ngón trỏ, ngón tay cái dùng để biểu diễn các trục và hướng chuyển động của đại lượng vật.

Chú ý:

• Trong giữa biểu diễn chiều dòng điện chạy qua.
• Ngón trỏ biểu diễn hướng của từ trường
• Ngón cái để chỉ chiều chuyển động của lực điện từ.

Khi đã vận dụng thành thục quy tắc này, bạn có thể dễ dàng xác định được chiều của lực điện từ tác dụng lên dây dẫn thẳng trong trường hợp có dòng điện chạy qua. Quy tắc vừa có thể áp dụng trong việc học tập vật lý, vừa áp dụng trong cuộc sống hàng ngày.

3. Lợi ích khi áp dụng quy tắc bàn tay trái

Với việc áp dụng quy tắc Fleming trên, bạn có thể xác định được:

• Chiều quay của khung dây hay chiều dòng điện di chuyển trong khung
• Chiều lực điện từ từ tác dụng lên khung dây khi biết chiều quay của nó.
• Chiều lực từ khi biết hướng của dòng điện và chiều của đường sức từ. Từ đó, định hướng được chiều quay của khung dây.
• Chiều dòng điện trong khung khi đã biết được chiều của lực điện từ và hướng đi của đường sức từ. Từ đó, suy ra chiều của dòng điện trong khung dây dẫn.
• Chiều của lực điện từ
• Hướng thay đổi của lực điện từ khi đổi chiều của dòng điện qua dây dẫn AB.
• Khi giữ nguyên chiều của dòng điện và đảo cực của nam châm thì lực điện từ cũng đổi chiều theo. Như vậy, chiều của lực điện từ thay đổi phụ thuộc vào chiều của dòng điện và hướng di chuyển của đường sức từ trong cuộn dây.

4. Quy tắc bàn tay phải và bàn tay trái giống hay khác nhau?

Quy tắc bàn tay trái và bàn tay phải có nhiều điểm trái ngược. Vì vậy, chúng cũng được áp dụng trong nhiều trường hợp khác nhau.

• Quy tắc nắm bàn tay phải thường được áp dụng để xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong một cuộn dây dẫn điện chuyển động trong từ trường.
• Quy tắc bàn tay trái định hướng của lực do một từ trường tác động lên một đoạn mạch lúc sở hữu dòng điện chạy qua và đặt trong môi trường từ trường.

II. Vận dụng quy tắc bàn tay trái trong bài tập vật lý

Ví dụ 1: Hãy xác định chính xác hướng của lực điện từ, đường sức từ, tên từ cực và chiều dòng điện ở hình bên dưới.

Trong đó:

• Dấu (+) biểu thị cho chiều của dòng điện có phương đặt vuông góc với mặt phẳng trang giấy và chiều đi từ phía trước trang giấy ra phía sau.
• Dấu (.) biểu thị cho dòng điện đặt vuông góc với mặt phẳng của trang giấy và hướng đi từ phía sau trang giấy ra phía trước.

Lời giải: Ta sử dụng quy tắc nắm bàn tay trái, xác định được định chiều của lực điện từ (F),

Chiều của dòng điện (I), chiều đường sức từ và tên từ cực trong như sau:

Ví dụ 2: Một nam châm hình chữ U và một dây dẫn thẳng được đặt như hình a, b, c và d. Lưu ý rằng chiều của dòng điện trong cuộn dây dẫn đặt vuông góc với mặt phẳng trang giấy, tức chiều dòng điện đi từ phía trước ra phía sau trang giấy. Trong trường hợp nào lực điện từ tác dụng vào dây dẫn theo hướng thẳng đứng lên trên?

Lời giải:

• Áp dụng quy tắc nắm bàn tay trái để xác định chiều của lực điện từ như sau:
• Đặt bàn tay trái để đường sức từ đi vào phía trong lòng bàn tay. Lúc này chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa hướng theo chiều của dòng điện thì ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của lực điện từ.
• Vậy đáp án là đúng là B.

Quy tắc bàn tay trái của John Ambrose Fleming không chỉ được áp dụng nhiều trong vật lý và cuộc sống hàng ngày cũng rất cần thiết. Đừng bỏ qua những kiến thức này vì biết đâu một ngày, bạn sẽ dùng đến.

Bài viết nên đọc

• Nguyên tử khối là gì? Bảng nguyên tử khối Hóa học
• Bảng đơn vị đo độ dài lớp 2 và cách đổi đơn vị độ dài chuẩn nhất
• Bảng đơn vị đo khối lượng và cách quy đổi đơn vị đo khối lượng
• Công thức tính diện tích hình tròn và những bài tập ví dụ liên quan
• Công thức tính chu vi hình tròn và những bài tập ví dụ liên quan