Устройство циклотрона позволяет ускорять заряженные частицы следующим образом: частицы двигаются в постоянном и однородном магнитном поле, а для их ускорения используется высокочастотное электрическое поле неизменной частоты. 2
Для непрерывного ускорения частицы в циклотроне необходимо выполнять условие синхронизма (условие «резонанса») — периоды вращения частицы в магнитном поле и колебаний электрического поля должны быть равны. 1 При выполнении этого условия частица будет двигаться по раскручивающейся спирали, получая при каждом прохождении через зазор дополнительную энергию. 1 На последнем витке, когда энергия частиц и радиус орбиты доведены до максимально допустимых значений, пучок частиц посредством отклоняющего электрического поля выводится из циклотрона. 1
Устройство синхротрона позволяет ускорять заряженные частицы так: управляющее магнитное поле изменяется во времени, а частота ускоряющего электрического поля постоянна. 1 Переменное магнитное поле выполняет две функции: создаёт вихревое электрическое поле, ускоряющее электроны внутри тороида, и удерживает электроны на орбите. 1