Giáo Dục

Quy tắc bàn tay trái lớp 11 – lý thuyết và bài tập vận dụng

quy tắc bàn tay trái chính là một kiến thức cơ bản của bộ môn Vật lý, là phương pháp được dùng để xác định chiều của lực điện từ. Để giúp các em học sinh có thể nắm chắc kiến thức và hiểu sâu hơn về quy tắc này, hãy cùng thapgiainhietliangchi tìm hiểu qua bài viết dưới đây nhé.

Quy tắc bàn tay trái lớp 11

Lực điện từ

Lực điện từ là gì? Lực điện từ là một đại lượng gồm hai phần đó chính là lực điện do điện trường tạo ra và lực từ do từ trường tạo ra. Điều này đã được thể hiện rất rõ trong biểu thức toán học cổ điển về lực điện kể từ khi chúng ta đã biết tính chất của hạt mang điện và cường độ của điện từ trường. 

Quy tắc bàn tay trái lớp 11

Cụ thể biểu thức toán cổ điển như sau:  F = q(E + v.B)

Trong đó ta có:  

  • E chính là véctơ cường độ điện trường đặt tại vị trí của hạt mang điện tích 

  • q chính là điện tích của hạt

  • v chính là véctơ vận tốc của hạt 

  • B chính là véctơ cảm ứng từ tại vị trí của hạt

Chiều của lực điện từ sẽ phụ thuộc vào chiều của đường sức từ và chiều của dòng điện chạy bên trong dây dẫn điện. Chiều của lực điện từ sẽ được xác định dựa trên việc sử dụng quy tắc bàn tay trái lớp 11. 

Từ trường

Từ trường là gì? Từ trường là một môi trường vật chất đặc biệt, luôn tồn tại bao xung quanh các hạt mang điện tích có sự chuyển động như là nam châm hay dòng điện,… 

Từ trường sẽ gây ra lực từ, tác động lên các vật mang từ tính đặt trong nó. Để kiểm tra được sự hiện diện của từ trường có xung quanh một vật hay không thì bạn hãy thử bằng cách đưa vật đó lại gần một vật có tính từ. 

Ngày nay, cách xác định từ trường dễ dàng nhất là sử dụng nam châm. Bình thường kim nam châm sẽ luôn ở trạng thái cân bằng chỉ theo hướng N – B, khi có từ trường kim của nó sẽ bị lệch hướng, nên chúng ta có thể dễ dàng nhận biết ra từ trường.

Phát biểu quy tắc bàn tay trái lớp 11

Quy tắc bàn tay trái là gì? Quy tắc bàn tay trái (hay còn gọi là quy tắc Fleming) là một quy tắc xác định hướng của lực do một từ trường tác động lên ở một đoạn mạch có dòng điện chạy qua và được đặt trong từ trường.

Xem thêm :  Unit 1 lớp 8: getting started

Quy tắc bàn 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 nắm bàn tay

Quy tắc nắm bàn tay trái được dựa trên cơ sở lực từ tác động lên dây dẫn điện theo biểu thức toán học sau: F = I dl×B

Ở đây ta có :

* F chính là lực từ

* I chính là cường độ của dòng điện

* dl chính là vectơ có độ dài bằng độ dài đoạn dây dẫn điện và hướng theo chiều của dòng điện

* B chính là véc tơ cảm ứng của từ trường

Phương của lực F chính là phương của tích vectơ của dl và vectơ B, và do đó ta có thể xác định được theo quy tắc bàn tay trái như trên.

Cũng có thể xác định phương của F theo quy tắc nắm bàn tay phải.

So sánh quy tắc bàn tay phải và bàn tay trái và khi nào dùng 

– Quy tắc nắm bàn tay phải thường dùng để xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong một dây dẫn điện chuyển động trong một từ trường.

Phát biểu quy tắc: Nắm bàn tay phải, rồi ta đặt sao cho bốn ngón tay hướng theo chiều dòng điện chạy qua các vòng dây dẫn thì ngón tay cái sẽ choãi ra chỉ chiều của đường sức từ trong lòng ống dây dẫn.

– Quy tắc bàn tay trái (hay còn gọi là quy tắc Fleming) đây là quy tắc định hướng của lực do một từ trường tác động lên một đoạn mạch khi có dòng điện chạy qua và đặt trong môi trường từ trường.

Phát biểu quy tắc: Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ hướng thẳng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa sẽ hướng theo chiều dòng điện thì ngón tay cái sẽ choãi ra 90° chỉ được chiều của lực điện từ.

Ứng dụng quy tắc bàn tay trái như thế nào?

Dựa vào hình vẽ trên ta đặt bàn tay trái sao cho chiều các đường sức từ hướng thẳng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa sẽ  hướng theo chiều dòng điện thì ngón tay cái sẽ choãi ra một góc 90° chỉ được chiều của lực điện từ. 

Ta có một số quy ước sau: 

(•) dùng để biểu diễn vectơ có phương vuông góc với mặt phẳng cần quan sát, có chiều rời xa người quan sát. 

Xem thêm :  Các dạng bài giải bài toán bằng cách lập phương trình ôn thi vào 10 năm 2021

(+) dùng để biểu diễn vectơ có phương vuông góc với mặt phẳng cần quan sát, có chiều hướng vào phía người quan sát.

Ứng dụng quy tắc bàn tay trái

Bài tập quy tắc bàn tay trái lớp 11

Sau đây sẽ là một số dạng bài tập tự luận và trắc nghiệm thường gặp khi ta áp dụng quy tắc nắm bàn tay trái. Bài tập sau đây có đi kèm lời giải cụ thể nên các bạn có thể dễ dàng ghi nhớ và thực hành. 

Dạng 1: Bài tập tự luận quy tắc bàn tay trái lớp 11

Bài tập 1: Bạn hãy cùng xác định chiều của lực điện từ, chiều của dòng điện và chiều đường sức từ cùng tên từ cực trong các trường hợp đã được biểu diễn trên hình 30.2a, b, c trong sách giáo khoa. 

Được biết (•) dùng để biểu diễn vectơ có có phương vuông góc với mặt phẳng cần quan sát, có chiều rời xa người quan sát. (+) dùng để biểu diễn vectơ  có phương vuông góc với mặt phẳng cần quan sát, có chiều hướng về phía người quan sát.

Ví dụ 1 dạng 1

Cách giải bài tập 1: Áp dụng quy tắc nắm bàn tay trái ta sẽ xác định được định chiều của lực điện từ (F), chiều của dòng điện (I), chiều đường sức từ và tên từ cực, đáp án như hình vẽ dưới đây:

Giải ví dụ 1 dạng bài tập 1

Bài tập 2: Cho giả thiết cho đoạn dây dẫn MN có khối lượng (m), mang dòng điện (I) có chiều như hình vẽ dưới đây, được đặt vào trong từ trường đều có vectơ (B). Bạn hãy biểu diễn lại các lực tác dụng lên đoạn dây dẫn MN (ở đây bỏ qua khối lượng dây treo).

bài 2, dạng 1

Cách giải bài tập 2: 

Từ hình vẽ trên ta có các lực tác dụng lên đoạn dây dẫn MN bao gồm:  

  • Trọng lực (P) được đặt tại trọng tâm (ngay chính giữa thanh), có chiều hướng xuống dưới;  

  • Lực căng dây (T) sẽ đặt vào điểm tiếp xúc của sợi dây và thanh, chiều hướng lên trên;  

Áp dụng quy tắc nắm bàn tay trái ta có thể xác định được lực từ (F) có phương thẳng đứng, chiều hướng lên trên như ở hình 2. 

Bài tập 3: Bạn hãy xác định chiều của một trong ba đại lượng sau: lực từ(F), véc tơ cảm ứng điện từ (B) và cường độ dòng điện (I) còn thiếu trong các hình vẽ sau đây hãy dựa trên quy tắc nắm bàn tay trái để thực hiện.

Ví dụ bài 3

Đáp án chính xác bài tập 3 như sau:

Đáp án bài tập 3 dạng 1

Dạng 2: Bài tập trắc nghiệm

Bài tập 1: Cho một đoạn dây dẫn AB có thể trượt tự do trên hai thanh ray dẫn điện MC và ND được đặt trong từ trường mà có đường sức từ vuông góc với mặt phẳng MCDN như hình vẽ sau đây, có chiều đi từ phía sau mặt tờ giấy về phía mắt ta. Hỏi thanh AB sẽ chuyển động được theo hướng nào?

Xem thêm :  Bài 26 trang 91 toán 7 tập 1

Ví dụ 1 dạng bài 2

  1. Hướng F2 

  2. Hướng F4 

  3. Hướng F1 

  4. Hướng F3

Cách giải bài tập 1: Áp dụng quy tắc nắm bàn tay trái. Ta có hướng lực từ sẽ có hướng theo lực điện từ của F1 → Đáp án chính xác bài tập 1 là C.

Bài tập 2: Bạn hãy cùng quan sát hình vẽ dưới đây và chọn ra đáp án đúng nhất.

Bài tập 2 dạng bài 2

  1. Hình d 

  2. Hình a 

  3. Hình c 

  4. Hình b

Cách giải bài tập 2: Áp dụng quy tắc nắm bàn tay trái với dây dẫn CD với chiều dòng điện đi từ phía C đến D. Ta có chiều của lực từ hướng lên trên. Từ đó ta thấy hình c chính là đúng nhất → Đáp án chính xác nhất của bài tập 2 là C 

Bài tập 3: Cho một mặt cắt thẳng đứng của một đèn có trong máy thu hình được vẽ minh họa như trong hình vẽ dưới đây. Tá có tia AA’ biểu diễn cho chùm electron sẽ đến đập vào màn huỳnh quang M, các ống dây L1, L2 dùng để định hướng chùm tia electron sẽ theo phương nằm ngang. Hãy cho biết nếu chùm tia electron chuyển động từ A đến A’ thì lực điện từ sẽ tác dụng lên các electron có chiều như thế nào?

Bài tập 3 dạng bài 3

Cách giải bài tập 3: Chiều dòng điện ngược chiều với chiều chuyển động của các electron tức là sẽ từ A’ đến A. Áp dụng quy tắc nắm bàn tay trái, ta có chiều lực từ thẳng góc với mặt phẳng tờ giấy và từ phía sau ra trước → Đáp án chính xác của bài tập 3 là D.

Bài viết trên là lý thuyết và bài tập vận dụng quy tắc bàn tay trái, hy vọng những kiến thức này sẽ giúp ích cho cách bạn học sinh trong quá trình học tập. Đồng thời có thể vận dụng giải các bài tập trường điện từ chính xác nhất. Nếu còn bất cứ băn khoăn nào về vấn đề trên hãy để lại comment ở phần bình luận để mọi người cũng thảo luận nhé! Hãy tiếp tục theo doi thapgiainhietliangchi để biết thêm nhiều thông tin kiến thức bổ ích.


Hướng dẫn sử dụng Quy tắc Bàn tay trái trong Vật lý 9


Xem thêm bài viết thuộc chuyên mục: Giáo Dục

Related Articles

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Back to top button