在磁控管中，先研究没有建立高频场的情况，也就是“静态”的情况。为简化模型，我们先研究平板系统中电子运动的轨迹，如图2-1，在互相垂直的直流电、磁场的联合作用下，不计及空间电荷的影响。


在电场和磁场作用下，电子从O 点向A 点运动，电场对电子加速，速度增加。磁场对电子的力总是与速度方向垂直，其大小与速度成正比，但它不影响电子速度大小，而只决定轨迹曲率。通过A 点后，电子就开始反向向阴极板运动，电场力为推斥力，到达阴极时速度为零。然后重复上述过程。电场一定时，磁场越大，轮摆圆的半径就越小。B为零时，电子的回旋半径趋于无穷大。当磁场由零逐渐增大时，回旋半径由无穷大逐渐变小，直到某一磁场的回旋直径2RC 刚好等于极间距离d0 时，电子檫阳极板而过，显然这种临界状态时，阳、阴极的外电流回路将没有电流通过（Ia=0），这种状态我们称为截止状态。
这时实际的磁控管是个圆柱系统，在“静态”情况下，电子运动轨迹是中心状线──当一个圆沿另一个圆滚动时，圆周上任一点所描绘的轨迹。而在截止状态下，由于阴极连续不停发射电子，围绕阴极就出现一个旋转的电子云，其旋转速度正比于E/B，越到外层，旋转速度就越大。在实际对磁控管进行研究的时候，必须考虑空间电荷效应和高频场的作用。如图2-2。
 
 
(1) 互作用空间的行波电场与1、2、3、4 类典型电子的位置
(2) 作用于1、2、3、4 类电子上的合成电场E
(3) 4 类电子运动轨迹
(4) 2 类电子运动轨迹
(5) л模振荡时，8 腔磁控管中的空间电荷轮辐
图2-2（a）中1、2、3、4 为位于互作用空间内不同位置的一些典型电子。图2-2（b）示出了这些电子所在位置直流电场E 和高频场Er、Et 的矢量和E′。作用于1 类电子的合成电场，其方向不改变，仅改变了其值，比没有高频场时小一些。结果1 类电子就会落后于行波，并逐渐地向4 类电子方向偏移。对3类电子，合成电场比静态时有所增加，所以3 类电子运动得稍快，并逐渐地向4 类电子靠近。而4 类电子在合成电场E′的作用下运动，合成电场E′与直流电场在值上差别不大，但方向却稍有差别，因而决定轮摆线轨迹的圆不再平行于阴极表面滚动，而沿着与矢量E′相垂直的面行进，即趋向于阳极。
这些以4 类为中心的群聚电子块，在打上阳极之前，一直处于切向减速电场的区域之内，每经过一个轮摆线振荡，电子都要失去部分位能而向阳极靠近，直到最后到达阳极。因为这些电子失去位能并将此能量转交给高频场，故称为“有利”电子。2 类电子受到切向加速电场的作用，滚动圆平面朝阴极运动，电子从高频场中获得能量，很快打回阴极，使阴极发热，并产生二次电子发射现象。因为这类电子从高频场中获得能量，称为“不利”电子。在整个运动过程中，电子以4 类电子为中心群聚，2 类电子比例较少，加上高频场愈离开阳极愈弱，而电子云的厚度一般比阴、阳极间距离小，所以总的结果是电子供给高频场的能量得到增加。
交变空间电荷的运动如图，电子云并不改变自己的相对位置，而环绕着阴极旋转，好象旋转的车轮，由阴极向阳极运动的电子块象轮辐，而向阴极返回的电子层就象轮轭。根据电子和场相互作用的原理，在加速电场中运动的电子，其动能增加，电场向电子交出能量。相反，在减速电场中运动的电子，其动能减少，电场从电子得到能量。因此，如果要使磁控管中从直流电源获得能量的运动电子有效地把它的动能交给高频场，就要使得互作用空间内多数电子在打上阳极前有尽可能长的时间处于高频减速场中。因此要求运动电子流群聚，并使群聚的电子云处于高频减速电场中和高频场进行同步的运动。（本文来源：正航仪器）http://www.zhenghangyq.com