Quy tắc bàn tay trái là một trong những nội dung không thể thiếu của sách Vật Lý, đây là một cách đơn giản để xác định được chiều của lực điện từ. Nếu nắm chắc về nội dung quy tắc này thì các em học sinh sẽ dễ dàng hơn trong việc giải các bài tập Vật Lý từ dễ đến khó.
Tìm hiểu về định nghĩa của quy tắc bàn tay trái
Trước khi tìm hiểu định nghĩa về quy tắc này thì các bạn cần phải tìm hiểu về định nghĩa của các từ liên quan như là lực điện từ hay là từ trường. Hiểu hết về những định nghĩa đó thì mới hiểu thêm được quy tắc này:
Định nghĩa về lực điện từ
Lực điện từ là đại lượng được tạo ra từ hai phần là lực điện đến từ điện trường và lực từ đến từ từ trường. Nội dung đó sẽ được khẳng định rõ trong công thức toán học về lực điện cũng như là các tính chất của hạt mang điện và cường độ của điện từ trường. Công thức toán học đó chính là: F = q(E + v.B)
Giải thích về các ký hiệu:
- E: véctơ cường độ điện trường được đặt tại vị trí của hạt mang điện
- q: điện tích của hạt
- v: véctơ vận tốc của hạt
- B: véctơ cảm ứng từ tại vị trí của hạt
Muốn biết được chiều lực điện từ thì phải biết được hướng của đường sức từ và hướng của dòng điện trong dây dẫn điện. Và đương nhiên là hướng của lực điện từ sẽ được tìm hiểu dựa vào quy tắc tay trái. Nhưng trước hết cần phải tìm hiểu về định nghĩa của từ trường.
Định nghĩa về từ trường
Từ trường được hiểu giống như môi trường đặc biệt và nó sẽ chỉ xuất hiện xung quanh các hạt mang điện tích như nam châm. Từ trường sản sinh ra lực từ và có một số những ảnh hưởng lên các vật có từ tính xung quanh nó. Để có thể biết được xung quanh vật nào đó có từ trường hay không thì có thể mang vật đó lại vật có tính từ.
Hiện nay để có thể biết được sự hiện diện của từ trường thì người ta hay sử dụng nam châm. Trạng thái bình thường, nam châm sẽ ở vị trí cân bằng và luôn chỉ theo hướng N – B, khi từ trường xuất hiện thì kim chỉ đó sẽ bị lệch.
Quy tắc bàn tay trái
Dựa vào quy tắc tay trái thì mới có thể biết được hướng của lực từ do chính từ trường có sự tác động lên mạch và dòng điện đang chạy qua trong một môi trường có xuất hiện từ trường. Cùng tìm hiểu về nội dung của quy tắc này trong chia sẻ dưới đây nhé.
Quy tắc tay trái: Hãy đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ hướng thẳng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa hướng theo chiều của dòng điện thì ngón tay cái sẽ choãi ra 90° chỉ được chiều của lực điện từ.
Quy tắc tay trái sẽ phụ thuộc vào những yếu tố của lực từ có sự tác động lên dây dẫn điện theo đúng công thức: F = I dl×B. Bạn có thể hiểu ý nghĩa của các ký hiệu ở đây có nghĩa là: F lực từ, I cường độ của dòng điện, dl vectơ dài bằng dây dẫn điện và hướng theo chiều dòng điện, B đại diện cho véc tơ cảm ứng từ trường. Ở đây các bạn đang muốn biết về phương của lực từ thì đó chính là phương của tích vectơ dl và B.
Ứng dụng quy tắc bàn tay trái vào bài tập
Trong các bài tập của chúng tôi sẽ cho các bạn xem những ví dụ về hình vẽ sẽ thấy dễ hình dung hơn khi ứng dụng vào việc giải bài tập. Cách đặt tay trái chuẩn như sau: chiều của đường sức từ sẽ được hình dung là chiếu thẳng vào lòng bàn tay, từ cổ tay cho đến ngón tay sẽ là chiều dòng điện và ngón tay cái được chĩa đúng với góc 90° đó sẽ là chiều của lực điện từ.
Một số những ký hiệu mà bạn cần biết:
(•) sẽ đại diện vectơ tạo ra góc 90 độ với mặt phẳng đang xem xét và chiều rời xa bạn.
(+) đại diện vectơ tạo ra góc 90 độ với mặt phẳng đang xem xét và chiều hướng về phía bạn.
Bài tập quy tắc bàn tay trái
Khi tìm hiểu lý thuyết các em học sinh sẽ thấy khó hiểu. Vì thế mà chúng tôi sẽ chia sẻ cho các bạn một số những dạng bài tập để áp dụng quy tắc này và hiểu hơn về tính thực tế của chúng. Những bài tập sẽ là ví dụ minh chứng rõ ràng nhất khi các em học sinh hay thầy cô giáo muốn hiểu cặn kẽ về những quy tắc với lý thuyết khó hiểu.
Sẽ có hai dạng bài mà chúng tôi muốn chia sẻ cho các bạn chính là bài tập về tự luận và bài tập trắc nghiệm. Mỗi dạng sẽ cần những cách xử lý khác nhau, dạng tự luận sẽ cần phải biết cách trình bày và giải thích chi tiết hơn là trắc nghiệm. Giải trắc nghiệm thì chỉ cần tính nhanh ra đáp án mà thôi. Chúng tôi sẽ kèm lời giải ngay sau đó để các bạn dễ ghi nhớ hơn:
Bài tập tự luận về quy tắc bàn tay trái
Câu hỏi: Hãy xác định về chiều của lực điện từ, dòng điện và đường sức từ cùng tên trong những hình minh họa dưới đây. Và (•) sẽ được chỉ định là vectơ có phương vuông góc với lại mặt phẳng mà các bạn đang nhìn thấy, chiều rời xa hướng bạn. (+) được chỉ định là vectơ phương vuông góc với mặt phẳng mà bạn đang nhìn thấy, i hướng về phía bạn.
Lời giải: Các bạn cần sử dụng quy tắc tay trái sẽ rất dễ dàng xác định được chiều của lực điện từ, dòng điện, đường sức từ và tên từ cực, lời giải giống hình vẽ.
Câu hỏi: Đề bài cho một đoạn dây dẫn điện AB và khối lượng (m), dòng điện (I) giống hình vẽ, đặt vào trong một từ trường đều vectơ (B). Vẽ lại các loại lực đã tác dụng lên đoạn dây dẫn điện AB (bỏ qua khối lượng dây).
Lời giải:
Giống hình trên, chúng tôi sẽ đưa ra lời giải là những lực tác dụng lên đoạn dây dẫn điện AB như sau:
- Trọng lực (P) đặt chính giữa và hướng xuống bên dưới.
- Lực căng dây (T) sẽ được đặt giữa điểm tiếp xúc và thanh, hướng lên trên.
Sử dụng quy tắc tay trái sẽ biết được lực từ (F) sẽ là phương thẳng đứng, hướng lên trên.
Bài tập trắc nghiệm khi sử dụng quy tắc tay trái
Dưới đây sẽ là bài tập trắc nghiệm điển hình cho loại sử dụng quy tắc tay trái này. Các bạn sẽ thấy được những hướng dẫn chi tiết cũng như là cách giải đúng của một bài giải mẫu. Khi giải bài thực tế bạn sẽ vỡ ra được nhiều điều hơn là khi chỉ đọc lý thuyết mà yêu cầu đọc hiểu.
Câu hỏi: Một đoạn dây dẫn điện MN sẽ trượt một cách thoải mái trên 2 thanh dẫn điện đặt trong từ trường. Trong đó đường sức từ sẽ vuông góc với mặt phẳng chứa đoạn dây dẫn chiều đi từ sau mặt phẳng về phía bạn. Câu hỏi là đoạn dây dẫn sẽ dịch chuyển theo hướng nào?
- Hướng F1
- Hướng F2
- Hướng F3
- Hướng F4
Lời giải: Sau khi sử dụng quy tắc tay trái, các bạn sẽ thấy lực từ sẽ có hướng giống như lực điện từ F1 và đáp án chính là hướng F1.
Có thể bạn quan tâm:
- Quy tắc nắm tay phải – Định nghĩa và áp dụng vào bài giải
- Tính từ là gì? Phân loại và vai trò của tính từ trong câu
Kết luận
Trên đây là những thông tin lý thuyết và áp dụng vào giải bài tập khi sử dụng quy tắc bàn tay trái. Kiến thức này vô cùng quan trọng và sẽ đóng vai trò quyết định nếu bạn muốn hiểu chi tiết về bộ môn Vật Lý cũng như là giải bài tập về lực từ. Hy vọng rằng các bạn sẽ có thể nắm chắc kiến thức và áp dụng vào giải bài tập nhanh chóng nhất.
