Mô hình 3D tương tác giúp bạn hiểu rõ quy tắc bàn tay trái của Fleming để xác định chiều của lực điện từ.
Bảng điều khiển & Giải thích
Quy ước
Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón giữa là chiều dòng điện, khi đó ngón tay cái choãi ra 90° chỉ chiều của lực điện từ.
- Ngón cái: Chiều của Lực từ (F).
- Ngón trỏ: Chiều của Từ trường (B).
- Ngón giữa: Chiều của Dòng điện (I).
Quy tắc này dựa trên công thức Lực Lorentz:
Tìm hiểu sâu hơn về Quy tắc Bàn tay trái
Quy tắc Bàn tay trái là gì?
Quy tắc bàn tay trái, hay còn gọi là quy tắc bàn tay trái của Fleming, là một quy tắc ghi nhớ đơn giản trong vật lý học. Nó được kỹ sư và nhà vật lý học người Anh John Ambrose Fleming phát minh vào cuối thế kỷ 19. Mục đích chính của quy tắc này là để xác định nhanh chiều của lực cơ học (chuyển động) sinh ra khi một dòng điện chạy qua một dây dẫn đặt trong từ trường. Đây là nguyên lý cơ bản đằng sau hoạt động của các động cơ điện.
Phát biểu và cách áp dụng
Để áp dụng quy tắc, bạn xòe bàn tay trái và đặt các ngón tay theo quy ước sau:
Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ (từ trường) hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón giữa là chiều của dòng điện. Khi đó, ngón cái choãi ra 90 độ sẽ chỉ chiều của lực điện từ tác dụng lên dây dẫn.
- Lòng bàn tay: Hứng các đường sức từ (vector cảm ứng từ B). Chiều của từ trường được quy ước đi từ cực Bắc (N) đến cực Nam (S) của nam châm.
- Chiều từ cổ tay đến ngón giữa: Theo chiều của dòng điện (I). Chiều dòng điện được quy ước là chiều dịch chuyển của các điện tích dương, tức là đi từ cực dương (+) đến cực âm (-) của nguồn điện.
- Ngón cái choãi ra 90°: Chỉ chiều của lực điện từ (F) tác dụng lên đoạn dây dẫn.
Cơ sở vật lý của quy tắc
Quy tắc bàn tay trái không phải là một định luật vật lý, mà là một cách diễn giải trực quan của Lực Lorentz. Biểu thức toán học của lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn có chiều dài L, mang dòng điện I và đặt trong từ trường B là:
Trong đó:
- F: là vector lực điện từ.
- I: là cường độ dòng điện.
- L: là vector có độ dài bằng chiều dài đoạn dây dẫn và có hướng theo chiều dòng điện.
- B: là vector cảm ứng từ.
- ×: là ký hiệu của phép nhân có hướng (tích vector).
Kết quả của phép nhân có hướng (L × B) là một vector (chính là F) có phương vuông góc với cả hai vector L và B. Quy tắc bàn tay trái chính là cách để xác định nhanh chiều của vector kết quả này.
Phân biệt với Quy tắc Bàn tay phải
Cần lưu ý không nhầm lẫn Quy tắc Bàn tay trái với Quy tắc Bàn tay phải. Mặc dù cả hai đều liên quan đến điện từ, chúng được dùng cho hai trường hợp trái ngược nhau:
- Quy tắc Bàn tay trái: Dùng cho động cơ điện. Xác định chiều của lực (chuyển động) khi biết chiều dòng điện và từ trường.
- Quy tắc Bàn tay phải: Dùng cho máy phát điện. Xác định chiều của dòng điện cảm ứng khi biết chiều chuyển động của dây dẫn và chiều từ trường.