Cách áp dụng quy tắc bàn tay trái đơn giản, dễ hiểu nhất

Quy tắc bàn tay trái, một trong những kiến thức đặc biệt quan trọng được áp dụng để giải các bài tập vật lý. Tuy nhiên, hiện nay có rất nhiều bài viết chia sẻ về quy tắc này hơi lan man khiến cho nhiều người khó hiểu và khó áp dụng. Vậy thì bài viết sau đây chúng tôi sẽ hướng dẫn chi tiết cho bạn cách áp dụng nó một cách đơn giản, dễ hiểu nhất.

Nguồn gốc ra đời 

Quy tắc bàn tay trái  được ra đời vào khoảng những năm cuối thế kỷ 19 bởi một nhà vật lý học nổi tiếng có tên là  John Ambrose Fleming. Quy tắc này được áp dụng trong trong động cơ điện và nó như một kiểu ghi nhớ trực quan. Khi áp dụng nó chúng ta có thể dễ dàng nhận biết được hướng chuyển động của động cơ điện.

Thông thường khi có một dòng điện chạy qua cuộn dây được đặt trong môi trường có từ trường của nam châm thì cuộn dây này sẽ chịu một lực tác động theo phương vuông góc với phương của dòng điện và từ trường chạy qua. Trong trường hợp này thì ngón trỏ, ngón giữa và ngón cái của bàn tay trái sẽ biểu thị trục hoặc là hướng của những đại lượng vật lý.

Khái niệm quy tắc bàn tay trái

Khái niệm về quy tắc tay trái được phát biểu đầy đủ 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 hướng theo chiều dòng điện thì ngón tay cái choãi ra 90° chỉ chiều của lực điện từ.”

Để bạn có thể hiểu rõ hơn về khái niệm này thì chúng ta cần phải làm rõ một số thuật ngữ có liên quan. Cụ thể:

• Đường sức từ: Đây chính là những đường cong kín hoặc cũng có thể là thẳng dài vô tận không cắt nhau tại những không gian xung quanh dòng điện hoặc nam châm. Đường sức từ cũng có vai trò biểu diễn mật độ từ trường xung quanh, khi đường sức từ càng dày thì chứng tỏ từ trường ở đó càng lớn.
• Chiều dòng điện: biểu diễn chiều từ cực dương qua dây dẫn và một và các loại dụng cụ điện đến cực âm của nguồn điện.
• Lực điện từ: Là một khái niệm được dùng để chỉ sự tác động của từ trường lên các hạt mang điện tích chuyển động. Lực này thông thường sẽ bao gồm 2 phần chính đó là lực từ do từ trường tạo ra và lực điện do dòng điện tạo ra. Như vậy, có thể hiểu một cách đơn giản là tổng hợp của lực từ và lực điện tác dụng lên một điện tích nằm trong trường điện từ.

Hướng dẫn cách áp dụng quy tắc bàn tay trái

Như chúng tôi đã đề cập ở phía trên, bất cứ khi nào chúng ta đặt 1 dây dẫn ở trong môi trường có từ trường thì dây dẫn này sẽ chịu một lực tác động có phương vuông góc với phương của từ trường và dòng điện. Như vậy, cùng với sự hỗ trợ của quy tắc với bàn tay trái thì chúng ta chỉ cần biết được hướng của 2 đại lượng bất kỳ thì có thể dễ dàng xác định được hướng của đại lượng còn lại.

Để dễ hình dung, bạn có thể đến với một ví dụ cụ thể sau. Cho một dây dẫn có dòng điện được đặt ở giữa là một nam châm. Hướng của dòng điện đi qua dây dẫn có hướng trùng với hướng của ngón tay giữa. Lực của dây dẫn phải chịu được biểu diễn theo hướng của ngón tay cái. Trong trường hợp các cực của nam châm được đảo ngược lại thì lực tác dụng lên chúng cũng sẽ đảo ngược lại.

Dựa vào hình vẽ trên chúng ta cũng có thể thấy được 3 vecto B, F, I không đồng phẳng nên chúng tạo với nhau một tam diện thuận. Trường hợp này, bạn sẽ cần đặt bàn tay trái sao cho vecto B sẽ hướng vào phía lòng bàn tay. Chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa là chiều của vectơ I và ngón tay cái choãi ra 90 độ biểu diễn chiều của lực F. Sở dĩ, quy tắc này được xây dựng dựa trên việc áp dụng công thức biểu diễn của lực từ: F=B.dl.I.

Cách xác định chiều của lực điện từ bằng bàn tay trái

Với cách áp dụng quy tắc bàn tay trái được chia sẻ ở nội dung trên chúng ta có thể dễ dàng áp dụng nó trong việc xác định chiều của lực điện từ. Với cách đặt tay tương tự như vậy, ngón cái khi choãi ra 90 độ vẫn biểu diễn lực điện từ. Trong quá trình biểu diễn nó trên giấy, ký hiệu dấu ( + ) sẽ biểu diễn dòng điện có phương vuông góc với mặt phẳng trang giấy và chiều của nó đi từ trước ra sau, còn ký hiệu dấu (.) là phương vuông góc với chiều từ sau ra trước.

Hãy cùng chúng tôi đến với bài tập cụ thể sau để bạn có thể hình dung ra một cách rõ nét nhất về quy tắc này. Bài tập yêu cầu xác định được chiều của dòng điện, lực điện từ, đường sức từ trong những trường hợp được biểu diễn trong hình 30.2 sau:

Xác định chiều lực điện từ bằng quy tắc bàn tay trái

Như chúng ta đã biết ý nghĩa của các ký hiệu (.) và (+) trong mỗi bức hình được vẽ bên trên. Vậy thì cách xác định chiều của lực điện từ bằng bàn tay trái (hình a), lực điện từ (hình b), dòng điện và lực điện từ (hình c) chúng ta có thể dễ dàng xác định được những đại lượng còn lại bằng cách áp dụng quy tắc bàn tay trái. Đáp án của bài tập trên là như sau:

Khác biệt quy tắc bàn tay trái với quy tắc bàn tay phải

Ngoài tay trái thì quy tắc bàn tay phải cũng được áp dụng khá nhiều trong quá trình giải các bài toán vật lý. Có nhiều người khi mới học thường hay nhầm lẫn giữa hai quy tắc này và không biết áp dụng nó trong những trường hợp cụ thể nào. Vậy hãy cùng chúng tôi đi tìm ra sự giống và khác nhau của hai quy tắc này để bạn tránh được những nhầm lẫn đáng tiếc trong quá trình giải bài tập của mình.

Sự giống nhau giữa quy tắc bàn tay trái và phải

Sự giống nhau cơ bản mà chúng tôi muốn kể đến đó chính là 2 quy tắc này đều được phát minh bởi một nhà vật lý học nổi tiếng có tên John Ambrose Fleming. Đây là 2 quy tắc cơ bản được dùng trong quá trình xác định các đại lượng vật lý.

Sự khác nhau của hai quy tắc 

Giữa hai quy tắc bàn tay phải và bàn tay trái có sự khác nhau như sau:

• Sự khác nhau đầu tiên của hai quy tắc này chính là chúng được dùng cho những trường hợp khác nhau. Nếu như quy tắc bàn tay phải sẽ áp dụng với máy phát điện thì quy tắc tay trái lại được áp dụng với xe máy điện.
• Sự khác biệt thứ hai, nếu quy tắc bàn tay phải sử dụng với mục đích xác định hướng của dòng điện cảm ứng trong trường hợp có một dây dẫn di chuyển trong từ trường thì quy tắc với bàn tay trái lại nhằm xác định hướng chuyển động trong động cơ điện.
• Thứ ba, nếu ngón tay cái của bàn tay trái biểu thị hướng của lực đẩy trên dây dẫn thì ngón tay cái trong bàn tay phải lại dùng để xác định hướng chuyển động của dây dẫn.

• Ngón tay giữa của bàn tay trái là biểu diễn của chiều dòng điện thì ngón tay giữa của bàn tay phải lại biểu diễn hướng của dòng điện cảm ứng được tạo ra.

Kết luận

Bài viết trên đây chúng tôi đã mang đến cho bạn toàn bộ những nội dung xoay quanh quy tắc bàn tay trái. Mong rằng với những chia sẻ đó đã giúp bạn hiểu rõ hơn về quy tắc này và có thể dễ dàng vận dụng nó trong quá trình giải các dạng bài tập có liên quan. Chúc bạn học tốt và đạt được những kết quả cao trong học tập.