带电粒子在磁场中运动的规律

带电粒子在磁场中会受洛伦兹力作用，运动轨迹为圆形或螺旋形。粒子速度方向垂直磁场时，圆周运动半径r由公式r=mv/(qB)决定，m是粒子质量，v是速度，q是电荷量，B是磁感应强度。速度越大或磁场越强，半径越小。粒子回旋频率ω=qB/m与速度无关，这一特性在粒子加速器中得到应用，如回旋加速器利用固定频率电场加速粒子，而磁场使粒子做圆周运动，实现多次加速。

带电粒子进入磁场时，运动方向与磁场夹角影响轨迹形状。平行磁场分量使粒子沿磁场方向匀速直线运动，垂直分量产生圆周运动，合成为螺旋线运动。螺旋线螺距h=2πmv∥/(qB)，取决于平行速度分量。地球磁场捕获的带电粒子形成辐射带，粒子在南北磁极间来回螺旋运动。磁约束核聚变装置利用这一原理，将高温等离子体约束在螺旋形轨道内，实现可控核聚变反应。