Lớp 11Vật Lý

Quy tắc bàn tay trái

1. Quy tắc bàn tay trái

[CHUẨN NHẤT] 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.

– 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 này dựa trên cơ sở lực từ tác động lên dây điện theo biểu thức toán học:

Bạn đang xem: Quy tắc bàn tay trái

F = I dl×B

Ở đây:

* 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.

– Phương của lực F là phương của tích véc tơ của dl và B, và do đó có thể xác định theo quy tắc bàn tay trái như trên.

– Cũng có thể xác định phương của F theo quy tắc bàn tay phải (xem thêm các bài viết về quy tắc bàn tay phải và tích véc tơ).

2. Quy tắc nắm bàn tay phải

[CHUẨN NHẤT] Quy tắc bàn tay trái (ảnh 2)

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.

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)

3. Cách giải bài tập Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng áp dụng quy tắc bàn tay trái

a. Phương pháp 

– Lực từ F có đặc điểm:

    + Điểm đặt tại trung điểm đoạn dòng điện

    + Có phương vuông góc với I và B, có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái

    + Độ lớn: F = B.I.l.sin α (với α là góc tạo bới I và B)

Trong đó: B là cảm ứng từ (đơn vị là Tesla – T); I là cường độ dòng điện (A); l là chiều dài của sơi dây (m).

– Quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái xòe rộng, sao cho lòng bàn tay hứng các đường sức từ, chiều từ cổ tay đến các ngón tay giữa chỉ chiều dòng điện, khi đó ngón cái choãi ra 90° chỉ chiều của lực từ.

[CHUẨN NHẤT] Quy tắc bàn tay trái (ảnh 3)

Lưu ý:

[CHUẨN NHẤT] Quy tắc bàn tay trái (ảnh 4)

b. Ví dụ bài tập

Ví dụ 1: Hãy áp dụng quy tắc bàn tay trái để xác định chiều (của một trong ba đại lượng F, B, I còn thiếu trong các hình vẽ sau đây:

[CHUẨN NHẤT] Quy tắc bàn tay trái (ảnh 5)

Hướng dẫn:

Trước tiên ta phát biểu quy tắc bàn tay trái:

Quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái xòe rộng, sao cho lòng bàn tay hứng các đường sức từ, chiều từ cổ tay đến các ngón tay giữa chỉ chiều dòng điện, khi đó ngón cái choãi ra 90° chỉ chiều của lực từ.

[CHUẨN NHẤT] Quy tắc bàn tay trái (ảnh 6)

Ví dụ 2: Một dây dẫn có chiều dài 10 m được đặt trong từ trường đều có B = 5.10-2 T. Cho dòng điện có cường độ 10 A chạy qua dây dẫn.

a) Xác định lực từ tác dụng lên dây dẫn khi dây dẫn đặt vuông góc với B

b) Nếu lực từ tác dụng có độ lớn bằng 2,5√3 N. Hãy xác định góc giữa B và chiều dòng điện ?

Hướng dẫn:

[CHUẨN NHẤT] Quy tắc bàn tay trái (ảnh 7)

Ví dụ 3: Cho đoạn dây MN có khối lượng m, mang dòng điện I có chiều như hình, được đặt vào trong từ trường đều có vectơ  B như hình vẽ. Biểu diễn các lực tác dụng lên đoạn dây MN (bỏ qua khối lượng dây treo).

[CHUẨN NHẤT] Quy tắc bàn tay trái (ảnh 8)

Hướng dẫn:

    + Các lực tác dụng lên đoạn dây MN gồm: Trọng lực P  đặt tại trọng tâm (chính giữa thanh), có chiều hướng xuống; Lực căng dây T  đặt vào điểm tiếp xúc của sợi dây và thanh, chiều hướng lên; Lực từ F : áp dụng quy tắc bàn tay trái xác định được F có phương thẳng đứng, chiều hướng lên như hình.

    + Các lực được biểu diễn như hình.

[CHUẨN NHẤT] Quy tắc bàn tay trái (ảnh 9)

Ví dụ 4: Treo đoạn dây dẫn MN có chiều dài l = 25 cm, khối lượng của một đơn vị chiều dài là 0,04 kg/m bằng hai dây mảnh, nhẹ sao cho dây dẫn nằm ngang. Biết cảm ứng từ có chiều như hình vẽ, có độ lớn B = 0,04 T. Cho g = 10 m/s2.

a) Xác định chiều và độ lớn của I để lực căng dây bằng 0.

b) Cho I = 16A có chiều từ M đến N. Tính lực căng mỗi dây ?

[CHUẨN NHẤT] Quy tắc bàn tay trái (ảnh 10)

Hướng dẫn:

[CHUẨN NHẤT] Quy tắc bàn tay trái (ảnh 11)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[CHUẨN NHẤT] Quy tắc bàn tay trái (ảnh 12)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    + Mật độ khối lượng của sợi dây: d = m/l

    + Vậy:

    + Vì có hai sợi dây nên lực căng mỗi sợi là T1 = T= T/2 = 0,13 (N)

Đăng bởi: THPT Văn Hiến

Chuyên mục: Lớp 11, Vật Lý 11

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Back to top button