Μελετώντας μια ποικιλία μαγνητικών φαινομένων έχει δείξει ότι όπου υπάρχει ηλεκτρικό ρεύμα, δηλαδή, ηλεκτρικά φορτία είναι σε κίνηση, υπάρχει ένα μαγνητικό πεδίο και την τρέχουσα.
Λόγω του σχηματισμού του μαγνητικού πεδίουγύρω από τον αγωγό, όταν ένα ρεύμα εμφανίζεται στο τελευταίο, θεωρείται συχνά ως η πηγή του σχηματισμού ενός μαγνητικού πεδίου. Με αυτή την έννοια, ονομάζεται "μαγνητικό πεδίο του ρεύματος".
Η κατεύθυνσή του εξαρτάται από την κατεύθυνση του ηλεκτρικού ρεύματος γύρω από το οποίο εμφανίζεται αυτό το πεδίο.
Το γεγονός της ύπαρξης ενός μαγνητικού πεδίου κοντάΈνας αγωγός με ηλεκτρικό ρεύμα μπορεί να ανιχνευθεί με διάφορους τρόπους. Μία από αυτές τις μεθόδους είναι η χρήση των πλινθωμάτων σιδήρου. Αφού μπήκαν σε ένα μαγνητικό πεδίο ενός ρεύματος, φέτες σιδήρου από τις οποίες αποτελούνται οι ίνες σιδήρου, γίνονται μικρά μαγνητικά βέλη. Κάθε ένα από αυτά τα βέλη σε ένα μαγνητικό πεδίο ρυθμίζεται έτσι ώστε ο άξονάς του να συμπίπτει με τον προσανατολισμό του μαγνητικού πεδίου στο σημείο όπου βρίσκεται. Με τη βοήθεια πολλών τέτοιων βέλων μπορεί κανείς να δει πως η κατεύθυνση των δυνάμεων που δρουν σε ένα μαγνητικό πεδίο αλλάζει καθώς κάποιος μετακινείται από ένα σημείο του πεδίου στο άλλο. Μια τέτοια διάταξη στο μαγνητικό πεδίο του ρεύματος των ρινισμάτων σιδήρου ονομάζεται μαγνητικό φάσμα.
Θα χρησιμοποιήσουμε μαγνητικό πριονίδι και θα εξετάσουμεμαγνητικό πεδίο συνεχούς ρεύματος. Για να το πετύχουμε αυτό, ας περάσουμε τον αγωγό μέσα από ένα φύλλο χαρτονιού και γεμίσουμε το χαρτόνι με ένα λεπτό στρώμα σιδερένιου υλικού. Σημειώνουμε ότι όταν το ρεύμα ρέει μέσω του αγωγού, το πριονίδι θα τοποθετηθεί γύρω από αυτό σε ομόκεντρους κύκλους.
Γραμμές, σύμφωνα με τις οποίες το μαγνητικό πεδίο του ρεύματος έχει τους άξονες των μικροσκοπικών μαγνητικών βέλη, το ονομάζουμε γραμμές δύναμης. Με τη βοήθεια γραμμών δύναμης είναι πολύ βολικό να αντιπροσωπεύονται γραφικά μαγνητικά πεδία.
Η γραμμή δύναμης σχεδιάζεται έτσι ώστε η εφαπτόμενη σε αυτήν σε οποιοδήποτε σημείο να δείχνει την κατεύθυνση της δύναμης που ενεργεί σε αυτό το σημείο στον βόρειο πόλο.
Οι αλυσίδες που σχηματίζονται σε ένα μαγνητικό πεδίο ενός ρεύματος μέσω ρινισμάτων σιδήρου δείχνουν το σχήμα των γραμμών δύναμης σε ένα μαγνητικό πεδίο.
Οι γραμμές δύναμης σε ένα μαγνητικό πεδίο είναι κλειστές καμπύλες γύρω από τον αγωγό. Συγκεκριμένα, οι μαγνητικές γραμμές συνεχούς ρεύματος είναι ομόκεντροι κύκλοι των οποίων τα κέντρα βρίσκονται στην τρέχουσα γραμμή.
Για να καθορίσετε την κατεύθυνση της μαγνητικής δύναμηςγραμμές σε σχέση με την κατευθυντικότητα του ρεύματος, αντί για πριονίδι, χρησιμοποιούν τα μαγνητικά βέλη. Έχοντας τους περιβάλλει με έναν αγωγό με ρεύμα, καθορίζουμε την κατεύθυνση των γραμμών δύναμης. Όταν ο προσανατολισμός του ρεύματος στον αγωγό αλλάζει προς το αντίθετο, τα μαγνητικά βέλη στρέφονται κατά 180 °, πράγμα που δείχνει μια αντίστοιχη αλλαγή στην κατεύθυνση των γραμμών πεδίου.
Η κατεύθυνση των γραμμών δύναμης σε ένα μαγνητικό πεδίοπου συνδέονται με την κατεύθυνση του ρεύματος σε έναν αγωγό με ένα απλό κανόνα, προτείνει Βρετανός επιστήμονας Maxwell: αν η προς τα εμπρός κίνηση του αντίχειρα είναι η ίδια με την κατεύθυνση του ρεύματος στον αγωγό, το κουμπί αντίχειρα κατεύθυνση περιστροφής ταυτόχρονα συμπίπτει με την κατεύθυνση των γραμμών πεδίου του μαγνητικού πεδίου που υπάρχει γύρω από τον αγωγό.
Αυτός ο κανόνας μερικές φορές ονομάζεται κανόνας gimlet.
Ας πάρουμε τώρα τον αγωγό, λυγισμένο κατά μήκος της περιφέρειας,και αφήνοντας το ρεύμα να ρέει μέσα από αυτό, θα παρατηρήσουμε και πάλι τη διάταξη του πριονιδιού στο χαρτόνι που είναι τοποθετημένο κάθετα στο επίπεδο του κύκλου. Βρίσκουμε ότι οι μαγνητικές γραμμές δύναμης δεν είναι πλέον κανονικοί κύκλοι, αλλά στην περίπτωση αυτή όλες οι γραμμές είναι κλειστές, παρακάμπτοντας τον αγωγό, κατά μήκος του οποίου ρέει το ρεύμα. Έτσι, οι γραμμές μαγνητικού πεδίου είναι πάντα κλειστές γύρω από το ρεύμα.
Τοποθετώντας μικρά μαγνητικά βέλη σε διαφορετικά σημεία αυτού του πεδίου, είναι δυνατό να προσδιοριστεί η κατεύθυνση των γραμμών πεδίου δύναμης.
Ο κανόνας ενός τρυπανιού, φυσικά, ισχύει γιακυκλικό ρεύμα, ωστόσο στην περίπτωση αυτή είναι πιο βολικό να αντικατασταθεί η κατεύθυνση του ρεύματος και του μαγνητικού πεδίου. Πράγματι, εάν η λαβή του τρυπανιού περιστρέφεται με ρεύμα, η κίνηση του άκρου του θα υποδείξει ποια κατεύθυνση έχει το μαγνητικό πεδίο του κυκλικού ρεύματος.
