Bắn một electron vào từ trường đều, có các đường sức từ hướng thẳng đứng từ trên xuống dưới, với vận tốc →vv→. Bỏ qua ảnh hưởng của trọng lực thì nó sẽ quay tròn trong mặt phẳng nằm ngang theo chiều kim đồng hồ (KĐH), hay ngược chiều KĐH?
A.
Electron sẽ quay cùng chiều KĐH, nếu →vv→ hướng từ phải qua trái.
B.
Electron sẽ quay cùng chiều KĐH, nếu →vv→ hướng từ trái qua phải.
C.
Electron luôn quay ngược chiều KĐH, cho dù →vv→ hướng từ trái sang phải hay từ phải qua trái.
D.
Electron luôn quay cùng chiều KĐH, cho dù →vv→ hướng từ trái sang phải hay từ phải qua trái.
Trả lời:
Đáp án đúng: D
Để giải bài này, ta cần áp dụng quy tắc bàn tay trái để xác định chiều của lực Lorentz tác dụng lên electron. Vì electron mang điện tích âm, quy tắc bàn tay trái sẽ hơi khác một chút so với điện tích dương.
* **Quy tắc bàn tay trái (cho điện tích âm):** Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ (→BB→) hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa chỉ chiều của vận tốc (→vv→). Khi đó, ngón cái choãi ra 90 độ chỉ chiều ngược với chiều của lực Lorentz (→FF→).
Trong trường hợp này, từ trường hướng thẳng đứng từ trên xuống dưới.
* Nếu vận tốc →vv→ hướng từ phải qua trái: Đặt bàn tay trái sao cho lòng bàn tay hứng các đường sức từ đi xuống, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa hướng từ phải qua trái. Ngón cái sẽ chỉ theo hướng từ trước ra sau (hướng vuông góc và hướng ra phía trước mặt phẳng chứa bạn). Vì electron mang điện tích âm, lực Lorentz sẽ hướng ngược lại, tức là từ sau ra trước. Do đó, electron sẽ bị lệch về phía trước, và khi electron chuyển động trong từ trường đều, quỹ đạo của nó là một đường tròn nằm ngang. Để xác định chiều quay, ta thấy rằng electron bị đẩy về phía trước, nên nó sẽ quay theo chiều kim đồng hồ.
* Nếu vận tốc →vv→ hướng từ trái qua phải: Đặt bàn tay trái sao cho lòng bàn tay hứng các đường sức từ đi xuống, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa hướng từ trái qua phải. Ngón cái sẽ chỉ theo hướng từ sau ra trước (hướng vuông góc và hướng ra phía sau mặt phẳng chứa bạn). Vì electron mang điện tích âm, lực Lorentz sẽ hướng ngược lại, tức là từ trước ra sau. Do đó, electron sẽ bị lệch về phía sau, và khi electron chuyển động trong từ trường đều, quỹ đạo của nó là một đường tròn nằm ngang. Để xác định chiều quay, ta thấy rằng electron bị đẩy về phía sau, nên nó sẽ quay ngược chiều kim đồng hồ.
Vậy, electron sẽ quay cùng chiều kim đồng hồ nếu vận tốc ban đầu hướng từ phải qua trái.
