Các quy tắc bàn tay trong vật lý 11

VnDoc.com xin gửi tới bạn đọc Quy tắc nắm bàn tay phải, quy tắc bàn tay trái để bạn đọc cùng tham khảo và có thêm tài liệu học tập. Mời các bạn cùng theo dõi bài viết dưới đây.

1. Quy tắc nắm bàn tay phải

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)

2. 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:

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).

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

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

Phát biểu quy tắc: 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

- 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.

Phát biểu quy tắc: 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.

Mong rằng qua bài viết này bạn đọc có thể nắm được quy tắc nắm bàn tay phải và nắm bàn tay trái. Từ đó có thể vận dụng được vào trong các bài học trên lớp. Bên cạnh đó bạn đọc cũng có thể phân biệt, so sánh được khi nào cần dùng quy tắc nắm bàn tay phải, quy tắc nắm bàn tay trái. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết bài viết nhé.

Bài tập vận dụng quy tắc bàn tay phải

Bài 1: Treo thanh nam châm thử nhỏ gần một ống dây dẫn điện AB. Khi đóng mạch điện:

1. Hiện tượng gì sẽ xảy ra với thanh nam châm thử nhỏ?

2. Nếu ta đổi chiều dây điện sẽ có thay đổi hiện tượng nào không?

Bài 2: Cho một đoạn dây dẫn AB thẳng dài được đặt gần một cuộn dây dẫn có dòng điện chạy qua (AB nằm ở phía đầu M) như hình bên dưới. Khi dòng điện chạy qua dây dẫn AB theo chiều từ A đến B thì lực điện từ tác dụng lên đoạn AB như thế nào? Chọn một đáp án đúng theo những câu trả lời bên dưới.

1. Lực từ thẳng đứng từ dưới lên trên

2. Lực từ thẳng đứng từ trên xuống dưới

3. Lực từ chạy theo phương song song với cuộn dây, hướng xa đầu M của cuộn dây dẫn

4. Lực từ chạy theo phương song song với cuộn dây, hướng lại gần đầu M của cuộn dây

Bài 3: Dựa vào quy tắc nắm tay phải hay quy tắc cái đinh ốc đối với dòng điện tròn hãy phát biểu quy tắc xác định chiều dòng điện trong ống dây.

Lời giải:

Quy tắc nắm tay phải: nắm tay phải sao cho bốn ngón tay bao quanh ống dây, ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của đường sức từ thì chiều từ cổ tay đến đầu bốn ngón tay chỉ chiều dòng điện tròn trong ống dây

Quy tắc cái đinh ốc: đặt đinh ốc dọc trục của ống dây. Xoay đinh ốc sao cho chiều tiến của đinh ốc theo chiều của đường sức từ, thì chiều xoay của đinh ốc là chiều của dòng điện.

Bài tập vận dụng quy tắc bàn tay trái

Bài 1: Một dây dẫn có chiều dài 10 m được đặt trong từ trường đều có B = 5.10-2T. 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 vớiB→

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

Bài 2: Treo đoạn dây dẫn MN có chiều dàil= 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?

---------------------------------------

Trên đây VnDoc.com vừa giới thiệu tới bạn đọc Quy tắc nắm bàn tay phải, quy tắc bàn tay trái. Mời các bạn cùng tham khảo thêm tại mục Vật lý lớp 11. Mời bạn đọc cùng tham khảo thêm mục Trắc nghiệm Vật lý 11...

• Giải bài tập trang 78 SGK Vật lý lớp 11: Dòng điện trong kim loại
• Giải bài tập trang 85 SGK Vật lý lớp 11: Dòng điện trong chất điện phân
• Giải bài tập trang 93 SGK Vật lý lớp 11: Dòng điện trong chất khí