Khái Quát Về Lý Thuyết Quy Tắc Bàn Tay Trái

Tương tự quy tắc tay phải, quy tắc bàn tay trái cũng là một phần lý thuyết quan trọng. Nó thường được ứng dụng trong vật lý và toán học. Quy tắc bàn tay phải là để xác định chiều dòng điện và đường sức từ. Vậy bàn tay trái sử dụng để xác định điều gì trong vật lý? Hãy cùng tìm hiểu trong bài viết dưới đây nhé!

Quy tắc bàn tay trái là gì?

Quy tắc bàn tay trái còn được biết đến là một trong hai quy tắc trực quan. Quy tắc bàn tay trái cho động cơ điện và Quy tắc bàn tay phải cho máy phát điện. Quy tắc này được phát hiện bởi kỹ sư, nhà vật lý học John Ambrose Fleming vào cuối thế kỷ 19. Nó như một cách đơn giản để tìm ra hướng chuyển động của động cơ điện, hay hướng của dòng điện trong máy phát điện.

Quy tắc bàn tay trái được áp dụng như thế nào?

Khi dòng điện chạy qua một cuộn dây được đặt trong từ trường của nam châm. Lúc này cuộn dây dẫn sẽ chịu tác động bởi một lực vuông góc. Nó tác động với hướng của cả từ trường và dòng điện chạy qua. Theo quy tắc, ngón tay cái, ngón trỏ và ngón giữa biểu diễn các trục hay hướng của các đại lượng vật lý. Ngón cái biểu diễn chiều chuyển động của lực. Ngón trỏ chỉ hướng của từ trường và ngón giữa là chiều của dòng điện chạy qua. Điều này được áp dụng tương tự đối với quy tắc bàn tay phải đối với máy phát điện.

Hướng dẫn quy tắc bàn tay trái

Giả thiết: Khi cho dòng điện chạy qua cuộn dây ở trong từ trường của nam châm, lúc này một lực tác động lên cuộn dây sẽ vuông góc với hướng hai đại lượng. Lần lượt đó là từ trường và cả cường độ dòng điện chạy qua.

Hướng dẫn như sau: Ngón cái, ngón trỏ và ngón giữa biểu thị cho trục hoặc chiều của đại lượng vật lý được biểu thị tương ứng. Trong đó, ngón cái chỉ chiều chuyển động của lực, ngón trỏ chỉ chiều của từ trường. Và ngón giữa chỉ chiều dòng điện chạy qua nó.

Quy tắc này được phát biểu trên cơ sở lực từ. Nó có tác động lên dây điện và được áp dụng theo công thức như sau:

F = I.dl.B

Trong đó:

• F là đại lượng của lực từ
• I là đại lượng của cường độ dòng điện
• dl là vector có độ dài bằng độ dài đoạn dây dẫn và hướng theo chiều của dòng điện
• B là vecto cảm ứng của từ trường

Ngón trỏ chỉ chiều của từ trường và ngón giữa chỉ chiều dòng điện chạy qua nó

Lực điện từ

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 được thể hiện rất rõ trong biểu thức toán học cổ điển đối với lực điện kể. Với trường hợp khi chúng ta đã biết tính chất của hạt mang điện và cường độ của điện từ trường.

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

Trong đó:

• E là véctơ cường độ điện trường đặt tại vị trí của hạt mang điện tích
• q là điện tích của hạt
• v là véctơ vận tốc của hạt
• B là véctơ cảm ứng từ tại vị trí của hạt

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

Từ trường

Từ trường là môi trường vật chất đặc biệt. Nó luôn tồn tại xung quanh các hạt mang điện tích. Đồng thời có sự chuyển động như là nam châm, dòng điện,…

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

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

Từ trường tồn tại xung quanh các hạt điện tích

Xác định quy tắc bàn tay trái

Để xác định được quy tắc này, ta đặt bàn tay sao cho đường sức từ hướng vào bên trong lòng bàn tay. Chiều của dòng điện là chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa. Phương của lực từ là chiều của ngón cái lan ra một góc vuông 90⁰.

Chúng ta nên đặt bàn tay trái sao cho đường sức từ hướng vào lòng bàn tay. Chiều dài từ cổ tay đến ngón giữa chính là chiều dòng điện. Ngón cái lan ra một góc vuông 90⁰ theo phương của lực điện từ.

Ứng dụng của quy tắc:

• Được dùng để biểu diễn một vector có hướng vuông góc với mặt phẳng quan sát và hướng xa người quan sát.
• Biểu diễn vector theo phương vuông góc với mặt phẳng quan sát và hướng về người quan sát.

Hãy nắm chắc lý thuyết về quy tắc này để dễ dàng vận dụng vào thực tiễn nhé!