当带电粒子以特定的速度进入均匀磁场之时, 我们根据该粒子的速度方向与磁场方向之间的相互关系, 能够将带电粒子在此类磁场环境中所展现出的运动状况划分为不同的类型来进行系统性的分析工作。
咱们这里假设那个带电粒子带着正电荷, 它的电荷量是q, 自身的质量是m。这个带电粒子射入磁场的时候, 速度是v。背景里的匀强磁场, 磁感应强度是B。至于带电粒子的速度方向跟磁感应强度的方向, 它们之间形成了一个夹角θ。关于这些情况, 我们来逐一分析一下:
当这两个量之间的夹角θ等于零的时候, 这种情况下带电粒子的速度方向和匀强磁场的磁场方向是平行的，因此, 带电粒子在这磁场里面运动的时候不会受到磁场力的作用, 要是咱们忽略带电粒子的重力还有其他的力, 这样一来, 带电粒子在磁场中就会做匀速直线运动。
当二者的夹角为90度时, 根据左手定则, 带电粒子进入磁场所受到的洛仑兹力大小会等于qvB, 其方向则会垂直于带电粒子的速度v, 我们根据圆周运动的知识可以知道, 这时带电粒子会在洛仑兹力的作用下做匀速圆周运动, 根据牛顿第二定律来看, 洛仑兹力能够提供运动的向心力, 因此我们可以求出带电粒子的运动半径为r=mv除以qB, 而带电粒子做匀速圆周运动的周期则为T=2πm/qB, 这两个公式就是带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式和周期公式。
这是一个重要的提示, 这两个公式作为二级结论, 在平常做选择题或者是分析题目的时候, 是可以直接使用的, 但是在做计算题的时候, 千万不要直接使用, 一定要把这两个公式的推导过程写出来, 因为计算题是按步骤来给分的, 既然这两个公式并不是课本里面的一级公式或者定理公式, 如果直接拿来用了, 就会导致缺少必要的步骤, 从而丢分。
当二者夹角不是零度, 也不是九十万的一般角度时, 我们可以把带电粒子的速度拆分成两个方向, 其中一个是平行于磁场方向, 另外一个是垂直于磁场方向。从平行于磁场方向来看, 由于带电粒子不受任何力的作用, 所以带电粒子在平行于磁场方向做匀速直线运动。
而同时在垂直于磁场方向上, 带电粒子又会做匀速圆周运动。两个分速度合成之后, 使得带电粒子的运动变得更加复杂了。带电粒子的运动就变成了螺旋运动。其实际轨迹是一个螺距保持相等的螺旋线。
在我们目前学习的高中物理这个范围内部, 对于这种类别的运动现象, 我们是不进行相关研究工作的, 同时也不会对其进行深入考察。