Quy tắc bàn tay trái lớp 11 là gì? Đây là một khái niệm trong môn Vật lý được giảng dạy ở lớp 11 về cách sử dụng nguyên tắc tương tự và nguyên tắc cùng chiều để giải quyết các bài toán vật lý thực tế. Quy tắc này cho phép xác định hướng của lực, gia tốc, tốc độ và chuyển động của một vật trong không gian. Vì vậy, với bài viết dưới của viethaingoai, mình sẽ chia sẻ đến bạn đọc nguyên lý này để có thể dễ dàng giải quyết các bài toán.
Quy tắc bàn tay trái lớp 11
Quy tắc bàn tay trái lớp 11 là một khái niệm trong môn Vật lý dành cho học sinh lớp 11. Nó giúp chúng ta hiểu về cách sử dụng nguyên tắc tương tự và nguyên tắc cùng chiều để giải quyết các bài toán vật lý thực tế. Nó làm cho việc xác định hướng của lực, gia tốc, tốc độ và chuyển động trở nên dễ dàng hơn. Nhờ vào Quy tắc bàn tay trái lớp 11, bạn đọc có thể giải quyết các bài toán về động lực học và vật lý chất điểm một cách dễ dàng hơn.
Lực điện từ
Trong Quy tắc bàn tay trái lớp 11, mình được biết tới khái niệm Lực điện từ là gì? Lực điện từ bao gồm hai thành phần chính: lực điện tạo ra bởi trường điện và lực từ tạo ra bởi trường từ. Điều này được biểu thị rõ ràng trong biểu thức toán học truyền thống về lực điện từ, từ khi chúng ta đã biết tính chất của các hạt mang điện và độ mạnh của trường từ.
Biểu thức toán học chi tiết như sau: F = q(E + v.B)
Trong đó:
- E là vector cường độ trường điện tại vị trí của hạt mang điện tích
- q là điện tích của hạt
- v là vector vận tốc của hạt
- B là vector cảm ứng tại vị trí của hạt
Chiều của lực điện từ phụ thuộc vào chiều của đường sức từ và chiều của dòng điện chạy trong dây dẫn điện. Chiều của lực điện từ được xác định dựa trên quy tắc bàn tay trái lớp 11.
Từ từ trường
Ngoài lực điện từ, trong Quy tắc bàn tay trái lớp 11 còn có khái niệm từ trường là gì? Từ trường là môi trường vật chất đặc biệt tồn tại xung quanh các hạt mang điện tích khi chúng di chuyển như nam châm hoặc dòng điện,…
Từ trường gây ra lực từ, tác động lên các vật mang từ tính mà nó đặt trong đó. Để kiểm tra sự hiện diện của từ trường xung quanh một vật, bạn có thể thử bằng cách đặt vật đó gần một vật từ tính.
Ngày nay, cách dễ dàng nhất để xác định từ trường là sử dụng nam châm. Bình thường, kim nam châm luôn ở trạng thái cân bằng chỉ theo hướng Bắc – Nam, nhưng khi có từ trường, kim nam châm sẽ đổi hướng. Vì vậy, chúng ta có thể dễ dàng nhận biết sự hiện diện của từ trường.
Phát biểu quy tắc bàn tay trái lớp 11
Khi nói về Quy tắc bàn tay trái lớp 11, ta thường mô tả nó như sau: Quy tắc bàn tay trái, hay còn được gọi là quy tắc Fleming, là một nguyên tắc để xác định hướng của lực khi có một từ trường ảnh hưởng lên một đoạn mạch có dòng điện chạy qua và được đặt trong từ trường.
Quy tắc bàn tay trái lớp 11 có thể thực hiện như sau: Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ chỉ hướng vào lòng bàn tay, tương ứng với chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa theo hướng của dòng điện. Khi đó, ngón tay cái sẽ nhô ra với góc 90° chỉ hướng của lực điện từ.
Xem thêm : Thể thơ bát ngôn – Định nghĩa và ý nghĩa
Quy tắc nắm bàn tay trái dựa trên lực từ tác động lên dây dẫn điện dựa trên biểu thức toán học sau: F = I dl×B
Ở đây ta có:
- F là lực từ
- I là cường độ dòng điện
- dl là vector có độ dài bằng độ dài đoạn dây dẫn điện và hướng theo chiều của dòng điện
- B là vector cảm ứng từ trường
Hướng của lực F là phương của tích vector của dl và vector B, và do đó có thể xác định được theo quy tắc bàn tay trái như trên. Mặt khác, Cũng có thể xác định hướng của F dựa theo nguyên tắc sử dụng bàn tay phải.
Phân biệt quy tắc bàn tay phải và trái
Theo nguyên tắc bàn tay phải, ta thường sử dụng phương pháp này để xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong một dây dẫn di chuyển trong một từ trường.
- Cách miêu tả nguyên tắc: Tự nắm bàn tay phải, sau đó đặt tay sao cho bốn ngón tay hướng theo chiều dòng điện chạy qua các vòng dây dẫn. Ngón tay cái sẽ nhô ra chỉ hướng của đường sức từ trong lòng ống dây dẫn.
Mặt khác, khi thực hiện Quy tắc bàn tay trái lớp 11 (hay còn gọi là quy tắc Fleming), ta áp dụng quy tắc này để xác định hướng của lực do một từ trường tác động lên một đoạn mạch có dòng điện chạy qua và nằm trong môi trường từ trường.
- Phép miêu tả Quy tắc bàn tay trái lớp 11 như sau: Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa sẽ hướng theo chiều dòng điện. Ngón tay cái sẽ nhô ra 90° chỉ định chiều của lực điện từ.
Tác dụng quy tắc bàn tay trái ứng dụng thực tế
Trên cơ sở hình vẽ của Quy tắc bàn tay trái lớp 11, ta đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ hướng vào lòng bàn tay, và chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa hướng theo chiều dòng điện. Khi đó, ngón tay cái sẽ nhô ra 90° chỉ hướng của lực điện từ. Dưới đây là một số quy ước chúng ta áp dụng:
- (•) dùng để biểu diễn vector vuông góc với mặt phẳng cần quan sát, có hướng ra xa người quan sát.
- (+) dùng để biểu diễn vector vuông góc với mặt phẳng cần quan sát, có hướng vào phía người quan sát.
Bài tập quy tắc bàn tay trái lớp 11
Dưới đây là một số dạng bài tập tự luận và trắc nghiệm thường gặp khi áp dụng Quy tắc bàn tay trái lớp 11. Các bài tập sau có kèm theo lời giải chi tiết để bạn đọc dễ dàng ghi nhớ và thực hành.
Dạng 1: Bài tập tự luận về quy tắc bàn tay trái lớp 11
Bài tập 1: Hãy xác định chiều của lực điện từ, chiều của dòng điện và chiều đường sức từ cùng tên từ cực trong các trường hợp được biểu diễn trên hình 30.2a, b, c trong sách giáo khoa.
Quy tắc bàn tay trái lớp 11 để xác định điều hướng của lực từ (F), dòng điện (I) và đường sức từ cùng tên từ cực, đáp án như hình vẽ dưới đây:
Bài tập 2: Cho giả thiết về một đoạn dây dẫn MN có khối lượng (m), mang dòng điện (I) có hướng như hình vẽ dưới đây và được đặt trong từ trường đều với vector (B). Hãy biểu diễn các lực tác động lên đoạn dây dẫn MN (ở đây bỏ qua khối lượng của dây).
Từ hình vẽ trên, ta có các lực tác động lên đoạn dây dẫn MN bao gồm:
- Lực trọng lượng (P) nằm tại trọng tâm (ngay chính giữa thanh), có hướng xuống dưới
- Lực căng dây (T) nằm ở điểm tiếp xúc giữa sợi dây và thanh, có hướng lên trên;
Xem thêm : Khám phá ý nghĩa của Định lý Thales và hệ quả của nó
Áp dụng Quy tắc bàn tay trái lớp 11, ta có thể xác định được lực từ (F) có hướng thẳng đứng, chiều lên trên như ở hình 2.
Bài tập 3: Hãy xác định hướng của một trong ba đại lượng sau: lực từ (F), vector cảm ứng điện từ (B) và cường độ dòng điện (I) trong các hình vẽ sau dựa trên quy tắc nắm bàn tay trái.
Đáp án chính xác của bài tập 3 như sau:
Dạng 2: Bài tập trắc nghiệm
Bài tập 1: Cho một đoạn dây dẫn AB có thể di chuyển tự do trên hai thanh ray dẫn điện MC và ND được đặt trong từ trường có đường sức từ vuông góc với mặt phẳng MCDN như hình vẽ sau. Hỏi thanh AB sẽ di chuyển theo hướng nào?
- Hướng F2
- Hướng F4
- Hướng F1
- Hướng F3
→ Cách giải bài tập 1: Áp dụng quy tắc nắm bàn tay trái, ta biết chiều của lực từ sẽ theo chiều lực điện từ của F1 → Đáp án chính xác là C.
Bài tập 2: Hãy quan sát hình vẽ dưới đây và chọn đáp án đúng nhất.
- Hình d
- Hình a
- Hình c
- Hình b
→ Cách giải bài tập 2: Áp dụng Quy tắc bàn tay trái lớp 11 với dây dẫn CD có dòng điện đi từ C đến D. Ta biết chiều của lực từ hướng lên trên. Từ đó, hình c là đáp án chính xác → Đáp án chính xác của bài tập 2 là C
Bài tập 3: Cho một mặt cắt thẳng đứng của một đèn trong máy thu hình được vẽ minh họa như hình vẽ dưới đây. Ta có tia AA’ biểu diễn cho chùm electron va chạm vào màn huỳnh quang M, các ống dây L1, L2 được sử dụng để hướng chùm tia electron theo chiều ngang. Hãy cho biết nếu chùm tia electron di chuyển từ A đến A’ thì lực điện từ sẽ tác động lên các electron có hướng như thế nào?
→ Cách giải bài tập 3: Dòng điện có chiều ngược với hướng chuyển động của các electron, tức là từ A’ đến A. Áp dụng Quy tắc bàn tay trái lớp 11, ta biết lực từ sẽ hướng vuông góc với mặt phẳng tờ giấy và từ phía sau ra phía trước → Đáp án chính xác là D.
Trên đây là thông tin về Quy tắc bàn tay trái lớp 11 mà bạn nên cần học. Việc hiểu và áp dụng Quy tắc bàn tay trái lớp 11 này không chỉ giúp học sinh xác định hướng lực, gia tốc và tốc độ của một vật trong không gian mà còn giúp chúng ta giải quyết các bài toán vật lý thực tế một cách dễ dàng hơn.
Ngoài ra, Quy tắc bàn tay trái lớp 11 là một trong những nền tảng quan trọng trong việc tiếp cận với vật lý học. Bằng cách thực hành và nắm vững quy tắc này, học sinh có thể phát triển tư duy logic, khả năng xác định và phân tích các yếu tố vật lý trong các tình huống thực tế.
Kết luận
Qua bài viết mình chia sẻ chi tiết qua viethaingoai, hi vọng nội dung đã cung cấp cho bạn thông tin quan trọng và hữu ích về Quy tắc bàn tay trái lớp 11. Qua đó, mình mong rằng bạn hãy tiếp tục học tập và áp dụng quy tắc này để nắm bắt được cốt lõi của vật lý học và trở thành những người dẫn đầu trong lĩnh vực này. Chúc các bạn thành công và hãy tiếp tục khám phá thêm nhiều kiến thức mới.
Nguồn: https://viethaingoai.net
Danh mục: Là Gì
