Zauważmy, że zgodnie z równaniem Siła magnetyczna-( 1 ) wektor siły \( \mathbf{F} \) działającej na naładowaną cząstkę poruszającą się w polu magnetycznym jest zawsze prostopadły do wektora prędkości \( \mathbf{v} \) i wektora \( \mathbf{B} \). Oznacza to, że siła \( F \) nie może zmienić wartości prędkości \( v \), a co za tym idzie nie może zmienić energii kinetycznej cząstki. Siła \( F \) może jedynie zmienić kierunek prędkości \( v \), zakrzywić tor jej ruchu. Siła magnetyczna jest więc siłą dośrodkową.

Żeby prześledzić tor ruchu naładowanej cząstki w polu magnetycznym rozpatrzmy cząstkę, która z prędkością \( v \) wpada do jednorodnego stałego pola magnetycznego o indukcji \( B \) tak jak na Rys. 1.

Prędkość początkową cząstki (z którą wlatuje w obszar pola \( B \)) możemy rozłożyć na dwie składowe: jedną równoległą \( {v_{{\text{II}}}} \), a drugą prostopadłą \( v_{⊥} \) do pola \( B \). Zauważmy, że zgodnie ze wzorem Siła magnetyczna-( 2 ) siła magnetyczna związana jest tylko ze składową prędkości prostopadłą do pola \( B \) ( \( \theta = 90^{\circ} \)) natomiast nie zależy od składowej równoległej do pola ( \( \theta = 0^{\circ} \)). Siła magnetyczna zmienia więc tylko składową prędkości prostopadłą do pola \( B \), natomiast składowa prędkości równoległa pozostaje stała. W rezultacie cząstka przemieszcza się ze stałą prędkością wzdłuż pola \( B \) równocześnie zataczając pod wpływem siły magnetycznej okręgi w płaszczyźnie prostopadłej do pola. Cząsteczka porusza się po spirali tak jak pokazano na Rys. 2.

Zjawisko odchylania toru naładowanych cząstek w polu magnetycznym znalazło szerokie zastosowanie w technice i nauce. Jednym z przykładów jest lampa kineskopowa w telewizorze czy monitorze. Na Rys. 3 pokazany jest przykładowy tor wiązki elektronów w lampie.

W kineskopie pole magnetyczne jest przyłożone wzdłuż kierunku \( x \) i w kierunku \( y \). Pole \( B_{x} \), w zależności od zwrotu ( \( +x \), \( -x \)) odchyla elektrony w górę lub w dół ekranu, natomiast pole \( B_{y} \), w zależności od zwrotu ( \( +y \), \( -y \)) odchyla wiązkę elektronów w prawo lub w lewo. W ten sposób sterujemy wiązką elektronów, która przebiega (skanuje) cały ekran docierając do każdego punktu ekranu (piksela).

Innym przykład stanowi spektrometr masowy, którego schemat jest pokazany na Rys. 4.

Cząstka (jon) o masie \( m \) i ładunku \( q \) wyemitowana ze źródła Z zostaje przyspieszona napięciem \( U \) po czym wlatuje w obszar jednorodnego pola magnetycznego \( B \) prostopadłego do toru cząstki. (Pamiętaj, że symbol \( \odot \) oznacza wektor skierowany przed płaszczyznę rysunku, a symbolem ⊗ oznaczamy wektor skierowany za płaszczyznę rysunku). Pole magnetyczne zakrzywia tor cząstki, tak że porusza się ona po półokręgu o promieniu \( R \), po czym zostaje zarejestrowana w detektorze (np. na kliszy fotograficznej) w odległości \( 2R \) od miejsca wejścia w pole magnetyczne.

Promień okręgu po jakim porusza się naładowana cząstka w polu \( B \) obliczyliśmy w ostatnim ćwiczeniu

gdzie \( v \) jest prędkością z jaką porusza się cząstka. Tę prędkość uzyskuje ona dzięki przyłożonemu napięciu \( U \). Zmiana energii potencjalnej ładunku przy pokonywaniu różnicy potencjału \( U \) jest równa energii kinetycznej jaką uzyskuje ładunek

lub

Stąd otrzymujemy wyrażenie na prędkość \( v \)

i podstawiamy je do równania ( 1 )

Ostatecznie po przekształceniu otrzymujemy

Widzimy, że pomiar odległości ( \( 2R \)), w jakiej została zarejestrowana cząstka pozwala na wyznaczenie jej masy m.

Zakrzywianie toru cząstek w polu magnetycznym jest również wykorzystywane w urządzeniach zwanych akceleratorami. Te urządzenia służące do przyspieszania cząstek naładowanych, znalazły szerokie zastosowanie w nauce, technice i medycynie. Przykładem akceleratora cyklicznego jest cyklotron. O jego działaniu możesz przeczytać w module Dodatek: Cyklotron.