Είναι γνωστό ότι όταν ένα κινούμενο φορτισμένο σωματίδιο βρεθεί σε περιοχή όπου υπάρχει μαγνητικό πεδίο ασκείται σ’ αυτό μία δύναμη (δύναμη Lorentz) η οποία εξαρτάται από την ταχύτητα του σωματιδίου και το μαγνητικό πεδίο μέσω της σχέσης: $\vec{F}=q\cdot\vec{u}\times\vec{B}$
όπου qτο φορτίο του σωματιδίου, η ταχύτητά του και $\vec{B}$ το μαγνητικό πεδίο.
Στην περίπτωση που το μαγνητικό πεδίο είναι ομογενές και η διεύθυνση της ταχύτητας $\vec{u}$ είναι κάθετη στο $\vec{B}$ η διεύθυνση και φορά της δύναμης $\vec{F}$ δίνεται από τον κανόνα των τριών δακτύλων του δεξιού χεριού, ανάλογα με την πολικότητα του φορτίου q. Το φορτισμένο σωματίδιο στην περίπτωση αυτή εκτελεί μία κυκλική τροχιά με κεντρομόλο δύναμη την $\vec{F}$.
Πειραματική διαδικασία:
Η συσκευή επίδειξης της τροχιάς δέσμης ηλεκτρονίων σε μαγνητικό πεδίο αποτελείται από μία λυχνία, η οποία περιέχει αεροστεγώς κλεισμένο αέριο υδρογόνο σε πολύ χαμηλή πίεση (~ 1 Pa). Στο εσωτερικό της λυχνίας υπάρχει επίσης ένα σύστημα παραγωγής και επιτάχυνσης των φορτισμένων σωματιδίων που είναι τα ηλεκτρόνια. Όταν τα ταχύτατα κινούμενα ηλεκτρόνια συγκρουστούν με τα μόρια του υδρογόνου που περιέχονται στην λυχνία, τα τελευταία ιονίζονται και ακτινοβολούν φως στην περιοχή του ορατού φάσματος, με αποτέλεσμα να γίνεται αντιληπτή από το ανθρώπινο μάτι η τροχιά των ηλεκτρονίων. Το υδρογόνο έχει τόσο χαμηλή πίεση που δεν επηρεάζει ουσιαστικά την τροχιά των ηλεκτρονίων. Η συσκευή διαθέτει ένα σύστημα πηνίων Helmholtzγια την παραγωγή του ομογενούς μαγνητικού πεδίου $\vec{B}$ στην περιοχή της λυχνίας και τα κατάλληλα ηλεκτρικά τροφοδοτικά για την επιτάχυνση των ηλεκτρονίων και την παραγωγή του μαγνητικού πεδίου.
Ανοίξτε τον διακόπτη του τροφοδοτικού της λυχνίας και παρατηρείστε το νήμα πυρακτώσεως να φωτοβολεί. Περιμένετε 1 minπερίπου για να σταθεροποιηθεί η παραγωγή ηλεκτρονίων. Ανοίξτε ομαλά την υψηλή τάση επιτάχυνσης (δεξί ποτενσιόμετρο) εωσότου παρατηρήσετε την δέσμη των ηλεκτρονίων. Προσέξτε ότι η τροχιά που διαγράφουν τα ηλεκτρόνια απουσία πεδίου (Εικόνα 1) είναι ευθύγραμμη όπως αναμένεται. Ρυθμίστε την υψηλή τάση και την τάση Wehnelt(αριστερό ποτενσιόμετρο) σε τιμές ώστε η δέσμη να φαίνεται λεπτή και όσο το δυνατόν έντονη (προσοχή μην ωθείτε τις δύο τάσεις σε υπερβολικά υψηλές τιμές). Ανοίξτε το τροφοδοτικό των πηνίων Helmholtzκαι παρέχετε ομαλά στα πηνία ρεύμα (προσέξτε μην υπερβείτε την τιμή των 2 Α). Παρατηρείστε ότι ακόμη και με μικρές τιμές έντασης ρεύματος υπάρχει μετατροπή της ευθύγραμμης τροχιάς της δέσμης των ηλεκτρονίων σε καμπύλη. Για μεγαλύτερες τιμές έντασης ρεύματος παρατηρήστε ότι έχουμε τελικά κυκλική τροχιά (Εικόνα 2). Αυτό συμβαίνει γιατί η παροχή ρεύματος στα πηνία είναι ικανή να δημιουργήσει ομογενές μαγνητικό πεδίο τέτοιας έντασης ώστε να αναγκάσει τα ηλεκτρόνια να κινηθούν σε κυκλική τροχιά μέσα στην λυχνία.