Quy tắc bàn tay phải – Tổng hợp lý thuyết và bài tập vận dụng

Quy tắc bàn tay phải hay quy tắc nắm bàn tay phải là lý thuyết cơ bản được sử dụng phổ biến trong vật lý, để xác định chiều các vectơ 3 cảm ứng điện từ. Bài viết sau đây thapgiainhietliangchi sẽ giới thiệu đến các bạn về quy tắc bàn tay phải, tổng hợp lý thuyết và bài tập vận dụng.

Lý thuyết quy tắc bàn tay phải lớp 11

Quy tắc bàn tay phải phát biểu như thế nào?

Quy tắc bàn tay phải thường dùng để xác định chiều của các đường sức từ, xác định chiều dòng điện cảm ứng được phát biểu như sau: Nắm bàn tay phải sao cho ngón cái choãi ra ngoài nằm dọc theo dây dẫn, khi đó, ngón cái sẽ chỉ theo chiều dòng điện, các ngón tay còn khum lại theo chiều đường sức từ.

Từ trường là gì?

Từ trường chính là một dạng vật chất có trong không gian. Biểu hiện của từ trường là lực từ tác dụng lên nam châm hay một dòng điện ở trong nó. Từ trường tại một điểm có hướng chính là hướng của nam châm nhỏ khi nam châm nằm cân bằng tại chính điểm đó.

Đường sức từ của nam châm 

Đường sức từ của nam châm chính là những đường vẽ, sao cho tiếp tuyến ở mỗi điểm của đường sức từ trùng với hướng của từ trường.

Từ đó, chúng ta có thể tổng kết được rằng: Xung quanh một dòng điện sẽ luôn tồn tại một từ trường nào đó. Chiều quay của nam châm nhỏ sẽ được định hướng dựa vào hướng của từ trường. Vì vậy kết luận, chiều của từ trường chính là đường sức từ tại mỗi điểm.

Ứng dụng quy tắc bàn tay phải lớp 11

Xác định từ trường của một dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài 

Với dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài, đường sức từ của nó chính là những đường tròn có tâm nằm trên dây dẫn điện và sẽ vuông góc với dòng điện. 

Khi đó, ta sử dụng quy tắc nắm bàn tay phải để xác định chiều của đường sức từ như sau: Nắm bàn tay phải lại sao cho ngón cái choãi ra ngoài nằm dọc theo dây dẫn I, khi đó, ta có ngón cái sẽ chỉ theo chiều dòng điện về đến điểm Q, các ngón tay còn lại khum theo chiều các đường sức từ trên đường tròn tâm O (O cũng nằm trên dây dẫn I).

Công thức để tính độ lớn cảm ứng từ 

B = 2. 10-7. I/r 

Trong đó ta có: 

• B chính là độ lớn cảm ứng từ tại điểm cần xác định
• I là cường độ dòng điện của dây dẫn thẳng dài
• r là khoảng cách từ điểm cần xác định đến dây dẫn thẳng dài (đơn vị m)

Xác định từ trường của một dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành các vòng tròn 

Đường sức từ khi một dòng điện đi qua đường dẫn uốn thành vòng tròn được chia thành 2 loại: 

Đường sức từ đi qua tâm (O) của vòng tròn dây dẫn điện sẽ là một đường thẳng dài vô hạn. Những đường sức từ còn lại sẽ là những đường cong hướng đi vào từ mặt nam và hướng đi ra từ mặt bắc của dòng điện tròn đó.

Công thức tính toán độ lớn cảm ứng từ tại tâm O của vòng dây dẫn:

B = 2. 10-7. π. N. I/r 

Trong đó ta có:

• B chính là độ lớn cảm ứng từ tại điểm ta cần tính 
• N là số vòng dây dẫn điện
• I chính là cường độ của dòng điện ( đơn vị A) 
• r là bán kính vòng dây dẫn (đơn vị m)

Xem thêm: Quy tắc bàn tay trái lớp 11 – Lý thuyết và bài tập vận dụng

Xác định từ trường của một dòng điện chạy trong ống dây dẫn hình trụ 

Dây dẫn điện sẽ được quấn quanh một ống dây hình trụ. Trong ống dây, các đường sức từ sẽ là những đường thẳng song song, khi đó chiều của đường sức từ sẽ được xác định theo quy tắc nắm bàn tay phải như sau: 

Nắm bàn tay phải lại rồi đặt sao cho chiều khum bốn ngón tay sẽ hướng theo chiều dòng điện quấn trên ống dây dẫn hình trụ, khi đó, ngón cái choãi ra sẽ chỉ hướng của đường sức từ. Đường sức từ sẽ đi vào từ mặt nam và đi ra ở mặt bắc của ống dây đó. 

Công thức tính toán độ lớn cảm ứng từ trong lòng ống dây dẫn hình trụ: 

B = 4. 10-7. π. N. I/l 

Trong đó ta có :

• B chính là độ lớn cảm ứng từ tại điểm cần tính 
• N là số vòng dây dẫn điện 
• I là cường độ dòng điện (đơn vị A) 
• r là bán kính vòng dây ( đơn vị m) 
• l chính là chiều dài ống dây dẫn hình trụ (m)

Sử dụng quy tắc nắm bàn tay phải để xác định các chiều

Sử dụng quy tắc nắm tay phải để xác định hướng của nam châm thử

Quy tắc bàn tay phải thường được sử dụng để xác định chiều của từ trường khi đã biết chiều của dòng điện hoặc ngược lại xác định chiều dòng điện cảm ứng khi biết chiều của từ trường. Từ đó ta có thể suy ra các cực của nam châm thử. 

Sử dụng quy tắc nắm tay phải để xác định chiều tương tác của ống dây dẫn và nam châm thử nhỏ 

Sử dụng quy tắc nắm bàn tay phải để xác định chiều của đường sức từ chạy trong ống dây dẫn hình trụ có dây điện quấn xung quanh. Xác định được chiều nam bắc của ống dây dẫn. Nam châm bị ống dây dẫn hút vào khi phần tiếp xúc của ống dây và nam châm có chiều hoàn toàn trái nhau và ngược lại sẽ đẩy nam châm nếu có chiều cực cùng nhau.

Bài tập thực hành vận dụng quy tắc nắm bàn tay phải

Câu 1: Một dây dẫn AB trượt tự do trên hai thanh ray của dẫn điện MC và ND được đặt trong từ trường mà có đường sức từ vuông góc với mặt phẳng MCDN, có chiều đi về phía sau mặt tờ giấy đến phía mắt ta. Hỏi vậy thanh AB sẽ chuyển động theo hướng nào?

1. Hướng F2
2. Hướng F4
3. Hướng F1
4. Hướng F3

Áp dụng quy tắc nắm bàn tay trái ⇒ Hướng lực từ sẽ theo hướng F1→ Đáp án chính xác là C.

Câu 2: Cho các trường hợp có lực điện từ tác dụng như sau đây:

Các trường hợp có lực điện từ thẳng đứng và hướng xuống trên hình vẽ gồm:

1. a
2. c, d 
3. a, b 
4. Không có

Các trường hợp c và d sẽ có lực điện từ hướng xuống phía dưới→ Đáp án chính xác là B.

Câu 3: Cho các trường hợp có lực điện từ tác dụng như sau đây:

Các trường hợp có lực điện từ nằm ngang với hướng sang trái trên hình vẽ bao gồm là:

1. c, d
2. a, b
3. a
4. Không có

Trường hợp có lực điện từ nằm ngang với hướng sang trái gồm a và b→ Đáp án chính xác là B.

Câu 4: Quan sát hình vẽ

Hãy cho biết chiều của dòng điện và chiều của lực điện từ tác dụng lên đoạn dây dẫn CD sẽ đúng với hình nào trong các hình a, b, c hay d.

1. Hình d
2. Hình a
3. Hình c
4. Hình b

Áp dụng quy tắc nắm bàn tay trái với dây CD với chiều dòng điện sẽ từ C đến D ⇒ Chiều của lực từ hướng lên trên => Hình c→ Đáp án chính xác là C

Câu 5: Cho các trường hợp có lực điện từ tác dụng như sau đây:

Các trường hợp có lực điện từ nằm ngang với hướng sang phải trên hình vẽ bao gồm:

1. Không có
2. c, d
3. a
4. a, b

Không có trường hợp nào hướng sang phải cả vì

a, b: Lực điện từ sẽ hướng sang bên trái.

c, d: Lực điện từ lại hướng xuống dưới.

→ Đáp án chính xác là A

Câu 6: Mặt cắt thẳng đứng của một đèn hình có trong máy thu hình được vẽ lại như trong hình vẽ. Tia AA’ sẽ tượng trưng cho chùm electron đến đập vào màn huỳnh quang M, các ống dây L1, L2 sẽ dùng để lái chùm tia electron theo phương nằm ngang. Hỏi đường sức từ trong các ống dây dẫn L1, L2 sẽ hướng như thế nào?

1. Từ L1 đến L2
2. Từ L2 đến L1
3. Trong L1 hướng từ dưới lên trên và từ trên xuống dưới trong L2
4. Trong L1 hướng từ trên xuống dưới và từ dưới lên trên trong L2

Áp dụng quy tắc nắm tay phải ⇒ Chiều cảm ứng từ sẽ có chiều từ L1 đến L2

→ Đáp án chính xác A

Câu 7: Cho các trường hợp tác dụng của lực điện từ lên một đoạn dây dẫn và có dòng điện chạy qua như hình vẽ sau đây:

Các trường hợp có dòng điện chạy xuyên vào mặt phẳng tờ giấy bao gồm:

1. a, b, c
2. a, b
3. a
4. Không có

Cả 3 trường hợp dòng điện đều chạy ra khỏi mặt phẳng tờ giấy→ Đáp án chính xác là D

Câu 8: Cho các trường hợp có lực điện từ tác dụng như sau đây:

Các trường hợp có lực điện từ thẳng đứng hướng lên phía trên hình vẽ gồm:

1. a, b
2. c, d
3. a
4. Không có

Trong 4 hình vẽ không có hình vẽ nào mà có lực điện từ hướng lên phía trên→ Đáp án chính xác là D

Câu 9: Cho các trường hợp của lực điện từ tác dụng lên dây dẫn và có dòng điện chạy qua như hình vẽ:

Các trường hợp nào sẽ có cực Bắc (N) ở phía bên phải, bao gồm?

1. a, b
2. Không có
3. a
4. c, d

Các trường hợp có cực Bắc (N) ở phía bên phải bao gồm : c và d→ Đáp án chính xác là D

Câu 10: Mặt cắt thẳng đứng của một đèn hình có trong máy thu hình được vẽ lại như trong hình vẽ. Tia AA’ sẽ tượng trưng cho chùm electron đến đập vào màn huỳnh quang M, các ống dây L1, L2 sẽ dùng để lái chùm tia electron theo phương nằm ngang. Chùm tia electron sẽ chuyển động từ A đến A’ thì lực điện từ tác dụng lên các electron sẽ có chiều như thế nào?

1. Từ trên xuống phía dưới trong mặt phẳng tờ giấy.
2. Thẳng góc với mặt phẳng tờ giấy và từ phía trước ra sau.
3. Từ dưới lên phía trên trong mặt phẳng tờ giấy.
4. Thẳng góc với mặt phẳng tờ giấy và từ đằng sau ra đằng trước.

Chiều dòng điện sẽ ngược chiều với chiều chuyển động của các electron tức cũng là từ A’ đến A ⇒ Áp dụng quy tắc nắm bàn tay trái ⇒ Chiều lực từ sẽ thẳng góc với mặt phẳng tờ giấy và từ đằng sau ra đằng trước

→ Đáp án chính xác là D

Bài viết trên là tổng hợp lý thuyết và bài tập vận dụng của quy tắc nắm bàn tay phải, hy vọng sau bài viết các bạn có thể nắm chắc kiến thức này, đồng thời áp dụng thành thạo để xác định chiều dòng điện cảm ứng, biết cách xác định vectơ cảm ứng từ, đường sức từ của nam châm,… Nếu còn bất kỳ thắc mắc nào về quy tắc bàn tay phải hãy để lại câu hỏi trong phần bình luận cuối bài viết nhé! Hãy thường xuyên theo dõi thapgiainhietliangchi để biết thêm nhiều kiến thức, thông tin thú vị.