Quy tắc nắm 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. Show
Quy tắc nắm 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 độ chỉ chiều của lực điện từ. - Xác định chiều dòng điện trong ống dây. - Áp dụng quy tắc nắm tay phải để xác định chiều đường sức từ. - Suy ra định hướng của kim nam châm thử. - Áp dụng quy tắc nắm tay phải để xác định chiều đường sức từ khi biết chiều dòng điện. - Xác định các cực của ống dây từ đó suy ra lực tương tác giữa chúng. Áp dụng quy tắc bàn tay trái để: - Xác định chiều lực từ khi biết chiều dòng điện và chiều của đường sức từ. Từ đó suy ra chiều quay của khung dây. - Xác định chiều lực từ tác dụng lên khung dây khi biết chiều quay của nó. - Xác định chiều dòng điện trong khung khi biết chiều của lực từ và chiều của đường sức từ. Từ đó suy ra chiều dòng điện trong khung dây dẫn. B - Bài tậpChúng ta sẽ đi tìm hiểu một số bài tập vận dụng về quy tắc nắm bàn tay phải và quy tắc nắm bài tay trái chi tiết nhất để áp dụng lý thuyết vào giúp các bạn dễ dàng hiểu bài. Bài 1 (trang 82 SGK Vật Lý 9): Treo thanh nam châm gần một ống dây (hình 30.1 SGK). Đóng mạch điện.a. Có hiện tượng gì xảy ra với thanh nam châm? b. Đổi chiều dòng điện chạy qua các vòng dây, hiện tượng sẽ xảy ra như thế nào? c. Hãy làm thí nghiệm kiểm tra xem các câu trả lời trên của em có đúng không? Lời giải: a. Nam châm bị hút vào ống dây. Vì khi đóng mạch điện, dòng điện chạy qua cuộn dây theo chiều từ trong ra ngoài mặt phẳng, sử dụng quy tắc nắm bàn tay phải, ta xác định được chiều từ trường do ống dây gây ra có chiều đi ra từ đầu B, nên B là cực Bắc, sẽ hút cực nam S của nam châm bên ngoài. b. Lúc đầu nam châm bị đẩy ra xa, sau đó nó xoay đi và khi cực Bắc của nam châm hướng về phía đầu B của ống dây thì nam châm bị hút vào ống dây. Vì khi đổi chiều dòng điện chạy qua các vòng dây thì từ cực tại B sẽ đổi thành cực Nam, cùng cực với nam châm ngoài nên sẽ đẩy ra xa, sau đó nam châm bên ngoài bị xoay đi và cực Bắc của nam châm ngoài sẽ gần đầu B (cực Nam) của ống dây nên bị hút vào. c. Dụng cụ thí nghiệm: 1 ống dây, 1 thanh nam châm và 1 mạch điện. Tiến hành thí nghiệm theo hình vẽ và kiểm tra kết quả. Bài 2 (trang 83 SGK Vật Lý 9): Xác định chiều của lực điện từ, chiều của dòng điện, chiều đường sức từ và tên từ cực trong các trường hợp được biểu diễn trên hình 30.2a, b, c SGK. Cho biết kí hiệu (+) chỉ dòng điện có phương vuông góc với mặt phẳng trang giấy và chiều đi từ phía trước ra phía sau, kí hiệu (•) chỉ dòng điện có phương vuông góc với mặt phẳng trang giấy và có chiều đi từ phía sau ra phía trước. Sử dụng quy tắc bàn tay trái ta xác định được định chiều của lực điện từ, chiều của dòng điện, chiều đường sức từ và tên từ cực như hình vẽ: Bài 3 (trang 84 SGK Vật Lý 9): Hình 30.3 mô tả khung dây dẫn ABCD (có thể quay quanh trục OO') có dòng điện chạy qua đặt trong từ trường, chiều của dòng điện và tên các cực của nam châm đã chỉ rõ trên hình.a) Hãy vẽ lực F1→ tác dụng lên đoạn dây dẫn AB và lực F2→ tác dụng lên đoạn dây dẫn CD. b) Các cặp lực F1→, F2→ làm cho khung quay theo chiều nào? c) Để cho khung dây ABCD quay theo chiều ngược lại thì phải làm thế nào? a) Các lực tác dụng lên dây dẫn AB và CD được biểu diễn như trên hình 30.3a c) Muốn khung dây quay theo chiều ngược lại thì hai lực F1→, F2→phải có chiều ngược lại. Do vậy phải đổi chiều dòng điện trong khung hoặc đổi chiều từ trường. Giải bài tập vật lý 9 đầy đủ công thức, lý thuyết, định luật, chuyên đề vật lý của SGK lớp 9 ,Soanbaitap.com gửi đến các bạn học sinh đầy đủ cách Giải Sách bài tập vật lý lớp 9 giúp để học tốt vật lý 9. Giải bài tập vật lý 9 Bài tập vận dụng quy tắc nắm tay phải và quy tắc bàn tay trái dễ hiểu. Bài viết được đăng tải trên soanbaitap.com.
Bạn đang xem tài liệu "Bài tập vận dụng quy tắc bàn tay trái và quy tắc nắm tay phải", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên Tài liệu đính kèm:
Nội dung text: Bài tập vận dụng quy tắc bàn tay trái và quy tắc nắm tay phải
Quy tắc bàn tay phải là một quy tắc phổ biến được sử dụng nhiều trong vật lý nhằm xác định chiều dòng điện cảm ứng. Cùng tìm hiểu quy tắc nắm bàn tay phải trong bài viết dưới đây để vận dụng giải những bài toán liên quan đến kiến thức này nhé! Quy tắc bàn tay phải là gì?Quy tắc bàn tay phải (tên tiếng Anh: right-hand rule) là một quy tắc phổ biến được dùng trong toán học và vật lý cho việc nhận biết ký hiệu véctơ trong ba chiều nhằm xác định chiều của các đường sức từ hay còn gọi là chiều dòng điện cảm ứng trong một dãy dây dẫn chuyển động trong một từ trường. Để xác định chiều của các đường sức từ ta áp dụng quy tắc bàn tay phải và được phát biểu như sau: Nắm bàn tay phải rồi đặt sao cho ngón cái choãi ra nằm dọc theo đường dây dẫn, khi đó, ngón cái chỉ chiều của dòng điện chạy qua các vòng dây, bốn ngón tay còn lại nắm khum lại theo hướng đường sức từ. Từ trường là gì?Từ tường được xác định là một dạng vật chất bao quanh các hạt mang điện có sự chuyển động trong không gian. Biểu hiện của từ trường là tác dụng lên các vật có từ tính đặt trong nó (ví dụ vật có từ tính: nam châm, dòng điện). Để hiểu hơn về từ trường, chúng ta có thể xét đến ví dụ dễ hiểu trong cuộc sống: Hai thanh nam châm khi chúng được đặt trong vùng từ trường của nhau thì chúng sẽ hút nhau. Lực từ tác dụng xuyên qua không gian tương tác giữa hai dòng điện song song hút nhau khi chúng cùng chiều và ngược lại đẩy nhau khi ngược chiều. Trong cuộc sống, để nhận biết từ trường có tồn tại hay không, người ra sử dụng kim nam châm để phát hiện được điều đó. Khi nam châm nằm cân bằng tại một điểm theo hướng N – B, lúc này từ trường xuất hiện tại điểm cân bằng đó và có hướng của nam châm. Vì vậy, nhờ sử dụng dụng cụ này mà người ta có thể dễ dàng nhận biết được sự xuất hiện của từ trường. Đường sức từĐường sức từ là những đường vẽ mà tại đó hướng của từ trường trùng với tiếp tuyến của mỗi điểm của đường sức từ. Hay nói một cách dễ hiểu hơn là xung quanh một dòng điện luôn tồn tại một từ trường và chiều của từ trường chính là đường sức từ tại mỗi điểm. Mục đích sử dụng quy tắc bàn tay phảiXác định hướng của nam châm thửQuy tắc bàn tay phải được sử dụng nhằm tìm ra các cực của nam châm thử bởi quy tắc bàn tay phải xác định được chiều của từ trường khi biết dòng điện và ngược lại chiều của dòng điện khi biết được từ trường. Xác định chiều tương tác của nam châm và ống dâyXét một ống dây hình trụ có dây điện quấn quanh, để xác định được chiều của đường sức từ ta sử dụng quy tắc nắm tay phải đồng thời xác định được chiều Nam – Bắc của ống dây này. Bởi hiện tượng ống dây hút nam châm khi phần tiếp xúc của ống dây và nam châm ngược chiều nhau và đẩy nam châm khi đầu ống dây và nam châm cùng chiều nhau. Ứng dụng xác định từ trường của quy tắc bàn tay phảiXác định từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dàiĐường sức từ của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài là những đường tròn có tâm nằm trên dây dẫn điện đồng thời vuông góc với dòng điện. Để xác định được chiều của đường sức từ trong dây dẫn thẳng dài ta áp dụng quy tắc bàn tay phải như sau: Nắm bàn tay sao cho 4 ngón tay khum lại theo chiều đường sức từ trên đường tròn tâm O, đồng thời ngón tay cái choãi ra nằm dọc theo phương của dây dẫn I. Tâm O là điểm thuộc dây dẫn I. Cảm ứng từ có độ lớn được tính theo công thức sau: Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng trònĐường sức từ đi qua đường dẫn uốn thành vòng tròn gồm 2 loại:
Áp dụng quy tắc bàn tay phải để xác định đường sức từ của dây dẫn uốn thành vòng tròn: “Bàn tay phải khum theo vòng dây của khung dây dẫn đang cần xác định sao cho chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều của dòng điện trong khung, đồng thời ngón cái choãi ra theo hướng chỉ chiều của đường sức từ xuyên qua mặt phẳng của dòng điện”. Độ lớn cảm ứng từ tại tâm O của vòng dây được tính theo công thức: Từ trường của dòng điện trong ống dây hình trụDây dẫn điện được quấn quanh ống dây có hình trụ, khi đó các đường sức từ là những đường thẳng song song, cùng chiều và cách đều nhau. Các đường sức từ bên ngoài ống dây giống như các đường sức từ ở một thanh nam châm thẳng. Đường sức từ trong ống dây hình trụ có chiều được xác định theo quy tắc nắm bàn tay phải như sau: “ Nắm bàn tay phải rồi đặt sao cho chiều khum của 4 ngón tay theo chiều dòng điện cuốn trên ống hay chiều từ cổ tay trùng với chiều dòng điện trong các ống dây; đồng thời ngón cái choãi ra chỉ hướng của đường sức từ”. Đường sức từ của ống dây hình trụ có hướng đi vào từ mặt Nam và đi ra từ mặt Bắc. Độ lớn cảm ứng từ trong lòng ống dây được tính theo công thức: Bài tập áp dụng quy tắc bàn tay phải và lời giảiBài tập 1: Nhìn vào hình dưới đây hãy cho biết khi đóng khóa K ở ống A thì ống B sẽ chuyển động ra sao? Biết ống A được giữ cố định. Đáp án: Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải ta xác định được chiều của từ trường từ chiều của dòng điện ở hai ống dây dẫn và xác định được chiều nam-bắc của 2 ống dây này. Vì vậy mà khi đóng khóa K ở ống A và giữ nguyên nó thì ống B sẽ bị đẩy ra vì cùng chiều dòng điện với ống A. Bài tập 2: Cho thí nghiệm như hình và trả lời các câu hỏi bên dưới.
Đáp án:
Bài tập 3: Hãy xác định lực điện từ, chiều dòng điện và đường sức từ trong các trường hợp dưới đây: Đáp án:
Hy vọng qua bài viết tổng hợp những kiến thức căn bản về quy tắc bàn tay phải trên đây đã giúp các bạn hiểu rõ hơn tính chất cũng như ứng dụng thực tế của quy tắc nắm bàn tay phải. Chúc các bạn thành công trong việc giải các bài tập liên quan đến quy tắc này! |
