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磁场是空间中存在的一种物理场，用磁感应强度B来描述其强弱，单位是特斯拉。我们用磁感线来可视化磁场，磁感线的方向表示磁场方向，密度表示磁场强度。图中展示的是均匀磁场，用叉号表示磁场垂直纸面向里。
当带电粒子在磁场中运动时，会受到洛伦兹力的作用。洛伦兹力的大小等于电荷量、速度和磁感应强度的乘积。力的方向可以用右手定则确定：四指指向速度方向，磁场穿过手心，拇指指向正电荷受力方向。
当带电粒子垂直进入均匀磁场时，洛伦兹力总是垂直于速度方向，因此粒子做匀速圆周运动。洛伦兹力提供向心力，轨道半径与粒子质量和速度成正比，与电荷量和磁场强度成反比。
当带电粒子斜向进入磁场时，我们需要将初速度分解为平行和垂直于磁场的分量。平行分量不受磁场影响保持不变，垂直分量在洛伦兹力作用下做圆周运动。两个运动的合成结果是螺旋运动。
带电粒子在磁场中的运动有许多重要应用。质谱仪利用不同质量粒子的轨道半径差异来测量粒子质量。回旋加速器让粒子在磁场中做螺旋运动，通过电场逐步加速。磁约束技术用于控制等离子体。地球磁场则保护我们免受太阳风的伤害。
洛伦兹力是带电粒子在磁场中受到的力。力的大小等于电荷量、速度、磁感应强度和速度与磁场夹角正弦值的乘积。力的方向遵循右手定则：四指指向速度方向，磁场穿过手心，拇指指向正电荷受力方向。洛伦兹力总是垂直于速度和磁场方向。
当带电粒子垂直进入均匀磁场时，洛伦兹力总是垂直于速度方向指向圆心，提供向心力，使粒子做匀速圆周运动。轨道半径等于动量除以电荷量与磁感应强度的乘积。运动周期只与粒子质量、电荷量和磁场强度有关，与速度无关，这是回旋加速器的工作原理。
当带电粒子斜向进入磁场时，需要将初速度分解为平行和垂直于磁场的分量。平行分量不受磁场影响，保持匀速直线运动。垂直分量在洛伦兹力作用下做圆周运动。两个运动的合成结果是螺旋运动，螺距与平行速度分量成正比。
带电粒子在磁场中的运动有广泛应用。质谱仪利用不同质量粒子轨道半径的差异来分离和测量粒子质量。回旋加速器利用粒子运动周期与速度无关的特性来加速粒子。磁约束技术用于控制等离子体。地球磁场保护我们免受太阳风伤害。这些应用都基于洛伦兹力的基本原理。