Quy tắc bàn tay phải
Quy tắc bàn tay phải (quy tắc nắm bàn tay phải) cùng quy tắc bàn tay trái là lý thuyết được sử dụng trong trong vật lý để xác định chiều các vectơ 3 cảm ứng điện từ. Bài viết dưới đây sẽ giới thiệu cho các bạn về quy tắc bàn tay phải, định nghĩa, ứng dụng và bài tập.
Phát biểu quy tắc bàn tay phải
Quy tắc bàn tay phải dùng để xác định chiều của các đường sức từ được phát biểu như sau: Nắm bàn tay phải sao cho ngón cái choãi ra nằm dọc theo dây dẫn, khi đó, ngón cái chỉ theo chiều dòng điện, các ngón tay còn lại khum theo chiều đường sức từ.
Từ trường
Từ trường là một dạng vật chất trong không gian. Biểu hiện của từ trường là lực từ tác dụng lên nam châm hay dòng điện ở trong nó. Từ trường tại một điểm có hướng là hướng của nam châm nhỏ khi nam châm nằm cân bằng tại điểm đó.
Đường sức từ
Đường sức từ là những đường vẽ sao cho tiếp tuyến của mỗi điểm của đường sức từ trùng với hướng của từ trường.
=> Chúng ta có thể tổng kết được rằng: Xung quanh một dòng điện luôn tồn tại một từ trường. Chiều quay của nam châm nhỏ được định hướng dựa vào hướng của từ trường. Vì vậy có thể kết luận, chiều của từ trường là đường sức từ tại mỗi điểm.
Ứng dụng quy tắc bàn tay phải
Xác định từ trường của dòng điện chạy 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)
Xác định từ trường của dòng điện chạy 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)
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)
Sử dụng quy tắc bàn tay phải
Sử dụng quy tắc bàn tay phải để xác định hướng của nam châm thử
Quy tắc bàn tay phải được sử dụng để xác định chiều của từ trường khi biết chiều của dòng điện hoặc ngược lại xác định chiều của dòng điện khi biết chiều của từ trường. Từ đó suy ra các cực của nam châm thử.
Sử dụng quy tắc bàn tay phải để xác định chiều tương tác của ống dây và nam châm thử nhỏ
Sử dụng quy tắc bàn tay phải để xác định chiều của đường sức từ chạy trong ống dây hình trụ có dây điện quấn quanh. Xác định được chiều nam bắc của ống dây. Nam châm bị ống dây hút vào khi phần tiếp xúc của ống dây và nam châm có chiều trái nhau và ngược lại sẽ đẩy nam châm nếu có chiều cùng nhau.
Bài tập vận dụng quy tắc bàn tay phải
Bài 1: Treo thanh nam châm thử nhỏ gần một ống dây dẫn điện AB (như hình bên dưới). Khi đóng mạch điện:
- Hiện tượng gì sẽ xảy ra với thanh nam châm thử nhỏ?
- Nếu ta đổi chiều dây điện sẽ có thay đổi hiện tượng nào không?
Lời giải.
- Khi đóng mạch điện, nam châm sẽ bị hút lại gần dây dẫn điện. Vì khi đóng mạch điện K, dòng điện sẽ chạy từ A -> B, từ trong ra ra phía ngoài mặt phẳng. Sử dụng quy tắc bàn tay phải, ta xác định được từ trường đi vào đầu A, đi ra từ đầu B. Nên B sẽ là cực Bắc (N), xảy ra hiện tượng hút với cực nam (S) của nam châm thử nhỏ.
- Khi đổi chiều dòng điện của ống dây, dòng điện đổi chiều trong vòng dây đi từ ngoài vào phía trong của mặt phẳng. Sử dụng quy tắc bàn tay phải, chiều từ trường đi ra từ A. Suy ra B sẽ đổi thành cực Nam (S) và đẩy nam châm thử. Nhưng nam châm thử được treo trên dây, nên lúc đầu nam châm sẽ bị đẩy ra xa nhưng sau đó nam châm sẽ xoay lại để cực Bắc (N) về phía ống dẫn và bị hút về phía ống dẫn điện.
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.
- Lực từ thẳng đứng từ dưới lên trên
- Lực từ thẳng đứng từ trên xuống dưới
- Lực từ chạy theo phương song song với cuộn dây, hướng xa đầu M của cuộn dây dẫn
- Lực từ chạy theo phương song song với cuộn dây, hướng lại gần đầu M của cuộn dây
Lời giải:
Áp dụng quy tắc bàn tay phải, suy ra đầu M của ống dây là cực Bắc, từ trường đi ra từ đầu M của ống dây. Kết hợp sử dụng quy tắc bàn tay trái, suy ra lực từ tác dụng lên dây AB có phương thẳng đứng từ trên xuống dưới như hình vẽ.
Chọn B là đáp án đúng.
Quy tắc bàn tay phải là quy tắc căn bản quan trọng nội dung từ trường và dòng điện của môn vật lý lớp 9. Để nắm vững quy tắc và vận dụng tốt vào bài tập dạng này, các bạn cần hiểu được cả quy tắc bàn tay phải, quy tắc bàn tay trái, đường sức từ, từ trường. Hy vọng bài viết này đã giúp mọi người hiểu rõ hơn.
