Trả lời nhanh
Quy tắc nắm tay phải dùng để tìm chiều đường sức từ trong lòng ống dây có dòng điện: bốn ngón tay phải theo chiều dòng điện, ngón cái choãi ra chỉ chiều đường sức từ. Quy tắc bàn tay trái dùng để tìm chiều lực điện từ: đường sức từ xuyên vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón giữa là chiều dòng điện, ngón cái choãi 90° chỉ chiều lực.
Hai quy tắc này dùng để làm gì?
Trong chương Điện từ học của Vật lí 9, em gặp hai quy tắc rất dễ nhầm với nhau vì cùng “dùng bàn tay”. Hãy nhớ ngay một ý: tay phải trả lời câu hỏi “từ trường hướng đi đâu?”, còn tay trái trả lời câu hỏi “lực đẩy dây dẫn đi hướng nào?”.
| Tiêu chí | Quy tắc nắm tay phải | Quy tắc bàn tay trái |
|---|---|---|
| Dùng tay nào | Tay phải | Tay trái |
| Đối tượng | Ống dây có dòng điện chạy qua | Đoạn dây dẫn có dòng điện đặt trong từ trường |
| Cần tìm | Chiều đường sức từ trong lòng ống dây (từ đó suy ra cực từ) | Chiều của lực điện từ tác dụng lên dây dẫn |
| Bốn ngón tay | Chỉ chiều dòng điện qua các vòng dây | Hướng theo chiều dòng điện (từ cổ tay tới đầu ngón giữa) |
| Ngón cái | Chỉ chiều đường sức từ trong lòng ống dây | Choãi ra 90°, chỉ chiều lực điện từ |
| Đường sức từ | Là kết quả cần tìm | Là dữ kiện cho trước, xuyên vào lòng bàn tay |
Quy tắc nắm tay phải
Phát biểu
Nắm bàn tay phải rồi đặt sao cho bốn ngón tay nắm lại hướng theo chiều dòng điện chạy qua các vòng dây. Khi đó ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của đường sức từ trong lòng ống dây.
Cách xác định cực của ống dây
- Bên trong ống dây, đường sức từ đi từ cực Nam sang cực Bắc; bên ngoài thì đi từ cực Bắc về cực Nam.
- Vì vậy, đầu ống dây mà ngón cái chỉ tới (đường sức đi ra) là cực Bắc; đầu còn lại là cực Nam.
- Cách kiểm tra nhanh bằng mắt: nhìn vào một đầu ống dây, thấy dòng điện chạy ngược chiều kim đồng hồ thì đầu đó là cực Bắc; thấy cùng chiều kim đồng hồ thì đó là cực Nam.
Ví dụ minh hoạ
Một ống dây nằm ngang, ở mặt trước các vòng dây, dòng điện chạy từ dưới lên trên (như hình). Đặt tay phải sao cho bốn ngón theo chiều đó, ngón cái hướng sang phải. Vậy đường sức từ trong lòng ống dây hướng sang phải, đầu bên phải là cực Bắc, đầu bên trái là cực Nam.
Nếu em đảo hai đầu nối với nguồn thì dòng điện đổi chiều, ngón cái quay sang trái: hai cực của ống dây đổi chỗ cho nhau.
Muốn từ trường ống dây mạnh hơn thì làm gì?
- Tăng cường độ dòng điện chạy qua ống dây.
- Tăng số vòng dây (với cùng chiều dài ống).
- Đặt lõi sắt non vào trong lòng ống dây (làm thành nam châm điện).
Lưu ý: đổi chiều dòng điện chỉ làm đổi cực, không làm từ trường mạnh lên hay yếu đi.
Quy tắc bàn tay trái
Phát biểu
Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ xuyên vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa hướng theo chiều dòng điện. Khi đó ngón tay cái choãi ra 90° chỉ chiều của lực điện từ.
Ba bước làm bài
- Xác định chiều đường sức từ (thường từ cực Bắc sang cực Nam của nam châm) rồi xoay lòng bàn tay sao cho đường sức đi vào lòng bàn tay.
- Xoay cổ tay sao cho ngón giữa duỗi thẳng chỉ theo chiều dòng điện.
- Đọc hướng ngón cái: đó là hướng của lực điện từ.
Ví dụ minh hoạ
Trong hình, nam châm có cực Bắc ở bên trái, cực Nam ở bên phải nên đường sức đi từ trái sang phải. Dòng điện trong dây đi vào trong mặt phẳng trang giấy. Em để lòng bàn tay trái quay sang trái (đón đường sức đi tới), ngón giữa chỉ vào trong trang giấy, ngón cái choãi ra chỉ lên trên. Vậy lực điện từ hướng lên trên.
Hai điều kiện cần nhớ
- Khi dây dẫn đặt song song với đường sức từ thì lực điện từ bằng 0.
- Lực điện từ có phương vuông góc với cả dây dẫn lẫn đường sức từ. Đổi chiều dòng điện hoặc đổi chiều đường sức thì lực đổi chiều; đổi cả hai thì lực giữ nguyên chiều.
Ứng dụng quen thuộc nhất của lực điện từ là động cơ điện một chiều: khung dây có dòng điện đặt trong từ trường của nam châm bị lực điện từ làm quay.
Mẹo nhớ và lỗi sai thường gặp
- Mẹo “Phải – Ống – Từ”: tay Phải đi với Ống dây, kết quả là chiều Từ trường. “Trái – Lực”: tay Trái đi với Lực.
- Nhầm ngón giữa với bốn ngón: ở quy tắc tay phải, cả bốn ngón nắm lại theo vòng dây; ở quy tắc tay trái, chỉ ngón giữa (kèm cổ tay) mới chỉ chiều dòng điện.
- Quên “xuyên vào lòng bàn tay”: nhiều em đặt đường sức đi ra khỏi lòng bàn tay nên lực bị ngược. Hãy tưởng tượng đường sức là những mũi tên bay đập vào lòng bàn tay.
- Nhầm chiều đường sức bên trong và bên ngoài ống dây: ngón cái của tay phải chỉ chiều trong lòng ống, bên ngoài đường sức đi ngược lại.
- Quên kiểm tra góc: dây song song với đường sức thì không có lực, không cần dùng quy tắc.
Bài tập tự luyện có đáp án
Bài 1. Nhìn vào đầu A của một ống dây, ta thấy dòng điện chạy cùng chiều kim đồng hồ. Đầu A là cực gì?
Đáp án: Cực Nam. Dòng điện cùng chiều kim đồng hồ thì ngón cái tay phải chỉ ra xa người nhìn, tức đường sức đi vào đầu A; đường sức đi vào là cực Nam.
Bài 2. Dây dẫn nằm ngang, có dòng điện chạy từ trái sang phải, đặt trong từ trường có đường sức hướng từ trên xuống dưới (nằm trong mặt phẳng trang giấy). Lực điện từ hướng thế nào?
Đáp án: Lực hướng vuông góc với mặt phẳng trang giấy, chiều từ trong ra phía người đọc. Cách làm: lòng bàn tay trái ngửa lên (đón đường sức đi xuống), ngón giữa chỉ sang phải, ngón cái choãi ra hướng về phía mình.
Bài 3. Làm thế nào để đổi cực của một ống dây mà không thay đổi độ mạnh của từ trường?
Đáp án: Đảo hai đầu dây nối với nguồn để đổi chiều dòng điện (giữ nguyên cường độ dòng điện và số vòng dây).
10 câu trắc nghiệm có đáp án và giải thích
Câu 1. Quy tắc nắm tay phải dùng để xác định điều gì?
- A. Chiều của lực điện từ
- B. Chiều đường sức từ trong lòng ống dây có dòng điện
- C. Chiều của dòng điện cảm ứng
- D. Độ lớn của lực từ
Đáp án: B. Quy tắc này gắn với ống dây và đường sức từ; lực điện từ là việc của quy tắc bàn tay trái.
Câu 2. Theo quy tắc bàn tay trái, đường sức từ phải như thế nào so với lòng bàn tay?
- A. Song song với các ngón tay
- B. Xuyên vào lòng bàn tay
- C. Hướng ra khỏi lòng bàn tay
- D. Song song với ngón cái
Đáp án: B. Đường sức từ xuyên vào lòng bàn tay. Phương án C là lỗi hay gặp làm lực bị ngược chiều.
Câu 3. Khi dùng quy tắc bàn tay trái, ngón tay cái choãi ra 90° chỉ chiều của:
- A. Dòng điện
- B. Đường sức từ
- C. Lực điện từ
- D. Cực Bắc của nam châm
Đáp án: C. Dòng điện do ngón giữa, đường sức do lòng bàn tay quyết định.
Câu 4. Nhìn vào một đầu ống dây có dòng điện, thấy dòng điện chạy ngược chiều kim đồng hồ. Đầu ống dây đó là:
- A. Cực Nam
- B. Cực Bắc
- C. Không có cực từ
- D. Lúc Bắc, lúc Nam
Đáp án: B. Với tay phải, ngón cái chỉ về phía người nhìn nên đường sức đi ra khỏi đầu đó, đầu đó là cực Bắc.
Câu 5. Đoạn dây dẫn có dòng điện đặt song song với đường sức từ thì lực điện từ tác dụng lên dây:
- A. Lớn nhất
- B. Hướng dọc theo dây
- C. Bằng 0
- D. Hướng dọc theo đường sức từ
Đáp án: C. Lực điện từ chỉ xuất hiện khi dây cắt các đường sức từ; song song thì lực bằng 0.
Câu 6. Giữ nguyên từ trường, nếu đổi chiều dòng điện trong dây dẫn thì lực điện từ:
- A. Đổi chiều
- B. Giữ nguyên chiều
- C. Tăng gấp đôi
- D. Triệt tiêu
Đáp án: A. Ngón giữa quay ngược lại thì ngón cái cũng quay ngược lại.
Câu 7. Nếu đổi đồng thời cả chiều dòng điện và chiều đường sức từ thì lực điện từ:
- A. Đổi chiều
- B. Giữ nguyên chiều
- C. Bằng 0
- D. Giảm một nửa
Đáp án: B. Hai lần đổi chiều triệt tiêu nhau nên hướng của lực không đổi.
Câu 8. Đường sức từ có chiều từ trái sang phải, dòng điện trong dây đi vào mặt phẳng trang giấy. Lực điện từ hướng:
- A. Xuống dưới
- B. Lên trên
- C. Sang trái
- D. Sang phải
Đáp án: B. Lực vuông góc với đường sức (nằm ngang) và với dòng điện (vuông góc trang giấy) nên chỉ có thể lên hoặc xuống; dùng tay trái ra hướng lên (như hình 2). Hai phương án C, D bị loại vì cùng phương với đường sức.
Câu 9. Bên trong lòng ống dây có dòng điện, đường sức từ:
- A. Đi từ cực Bắc sang cực Nam
- B. Đi từ cực Nam sang cực Bắc
- C. Vuông góc với trục ống dây
- D. Không tồn tại
Đáp án: B. Đường sức là đường khép kín: bên ngoài đi từ Bắc về Nam, bên trong đi từ Nam sang Bắc.
Câu 10. Cách nào sau đây không làm tăng từ trường của một ống dây có dòng điện?
- A. Tăng cường độ dòng điện
- B. Tăng số vòng dây
- C. Đưa lõi sắt non vào lòng ống
- D. Đổi chiều dòng điện
Đáp án: D. Đổi chiều dòng điện chỉ đổi vị trí hai cực, không làm từ trường mạnh hơn.
Tổng kết nhanh
- Tay phải – ống dây – tìm chiều đường sức từ, suy ra cực Bắc/Nam.
- Tay trái – dây dẫn trong từ trường – tìm chiều lực điện từ.
- Dây song song với đường sức thì không có lực.
- Đổi một yếu tố (dòng điện hoặc từ trường) thì lực đổi chiều; đổi cả hai thì lực giữ nguyên.
Câu hỏi thường gặp
Quy tắc nắm tay phải và quy tắc bàn tay trái khác nhau thế nào?
Quy tắc nắm tay phải dùng cho ống dây, cho biết chiều đường sức từ trong lòng ống từ chiều dòng điện. Quy tắc bàn tay trái dùng cho dây dẫn đặt trong từ trường, cho biết chiều lực điện từ khi biết chiều dòng điện và chiều đường sức từ.
Khi dùng quy tắc bàn tay trái, ngón tay giữa chỉ chiều nào?
Chiều từ cổ tay đến đầu ngón tay giữa chỉ chiều dòng điện chạy trong dây dẫn. Đường sức từ xuyên vào lòng bàn tay, còn ngón cái choãi ra 90° chỉ chiều lực điện từ.
Làm sao biết đầu nào của ống dây là cực Bắc?
Dùng quy tắc nắm tay phải: ngón cái chỉ chiều đường sức trong lòng ống, đầu mà ngón cái chỉ tới là cực Bắc. Cách nhanh hơn: nhìn vào đầu ống dây, dòng điện chạy ngược chiều kim đồng hồ thì đó là cực Bắc.
Khi nào lực điện từ tác dụng lên dây dẫn bằng 0?
Khi dây dẫn đặt song song với đường sức từ, hoặc khi không có dòng điện chạy qua dây. Lực lớn nhất khi dây vuông góc với đường sức từ.