粒子在磁场中运动的性质要求

粒子在磁场中运动时，会受到洛伦兹力的作用，使运动轨迹发生偏转。这种力垂直于粒子速度和磁场方向，导致粒子做圆周运动或螺旋运动。圆周运动半径由粒子质量、速度和磁场强度决定，公式为r=mv/(qB)。地球磁场捕获的带电粒子形成范艾伦辐射带，就是这一现象的实例。粒子加速器如回旋加速器也利用这一原理，通过交变电场和固定磁场使粒子获得高能。

磁场对运动粒子的作用还表现为能量守恒特性。洛伦兹力不做功，粒子动能保持不变，只改变运动方向。这种现象在磁约束聚变装置中得到应用，托卡马克装置利用强磁场约束高温等离子体。粒子在非均匀磁场中还会经历磁镜效应，在磁场强度变化区域被反射。太阳风粒子与地球磁场相互作用形成的极光，展示了粒子在磁场中的复杂运动轨迹和能量转换过程。