نسبت جرم به بار

وقتی ذرات باردار در میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی حرکت کنند، دو قانون زیر برقرار خواهند بود:

${\displaystyle \mathbf{F}=Q(\mathbf{E}+\mathbf{v}\times \mathbf{B}),}$		(قانون نیروی لورنتز)
${\displaystyle \mathbf{F}=m\mathbf{a}=m\frac{\mathrm{d}\mathbf{v}}{\mathrm{d}t}}$		(قانون دوم حرکت نیوتن)

که F نیروی وارد شده به یون، m جرم ذره، a شتاب، Q بار الکتریکی، E میدان الکتریکی و v × B ضرب برداری سرعت و چگالی شار مغناطیسی یون است.

این معادله دیفرانسیل، معادله کلاسیک حرکت ذره باردار است. با داشتن شرایط اولیه و این معادله می‌توان کاملاً حرکت ذره در فضا و زمان را بر حسب m/Q تعیین نمود. از این رو می‌توان طیف‌سنج‌های جرمی را طیف‌سنج‌های جرم به بار دانست. وقتی که داده‌ها در طیف جرمی نمایش داده می‌شوند، معمول است که از نسبت بدون بعد m/z استفاده شود که نشان‌دهنده عدد جرمی یون به عدد بار آن است.

با ترکیب دو معادله قبلی نتیجه می‌شود:

${\displaystyle \left(\frac{m}{Q}\right)\mathbf{a}=\mathbf{E}+\mathbf{v}\times \mathbf{B}}$

.

از این معادله مشخص می‌شود که ذرات با m/Q یکسان، رفتار یکسانی خواهند داشت.

استثناها

آثار غیرکلاسیکی وجود دارند که از مکانیک کوانتومی نتیجه می‌شوند، مانند اثر اشترن-گرلاخ که می‌تواند سبب همگرایی مسیر یون‌های با m/Q یکسان شود

آیوپاک نمادهای m و Q را برای جرم و بار پیشنهاد می‌کند. هرچند که استفاده از حرف کوچک q برای بار هم کاملاً مرسوم است.