Doświadczalnie można wyznaczyć linie pola magnetycznego przy użyciu na przykład opiłków żelaza, które zachowują się jak dipole magnetyczne. Opiłki ustawiają się zgodnie z kierunkiem \( \mathbf{B} \) i dają obraz linii pola magnetycznego. Doświadczenie takie można obejrzeć jest zaprezentowane poniżej

Film został udostępniony przez Politechnikę Warszawską na licencji Creative Commons CC BY-SA 3.0 PL https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/pl/ dla potrzeb e-podręczników AGH.

Na Rys. 1 pokazany jest rozkład opiłków żelaza wokół prostoliniowego przewodnika z prądem.

Widzimy więc, że linie pola \( \mathbf{B} \) wytwarzanego przez przewodnik są zamkniętymi współśrodkowymi okręgami w płaszczyźnie prostopadłej do przewodnika tak jak pokazano na Rys. 2. Wektor \( \mathbf{B} \) jest styczny do tych linii pola w każdym punkcie.

Zwrot wektora indukcji \( \mathbf{B} \) wokół przewodnika wyznaczamy, stosując następującą zasadę: jeśli kciuk prawej ręki wskazuje kierunek prądu \( I \), to zgięte palce wskazują kierunek \( \mathbf{B} \) (linie pola \( \mathbf{B} \) krążą wokół prądu).

Natomiast wartość pola \( \mathbf{B} \) wokół przewodnika z prądem można obliczyć, korzystając z prawa Ampère'a.

Chcemy teraz znaleźć pole magnetyczne wytwarzane przez powszechnie występujące rozkłady prądów, takie jak przewodniki prostoliniowe, cewki, itp. Potrzebujemy prawa analogicznego do prawa Gaussa, które pozwalało na podstawie znajomości ładunku (źródła pola \( \mathbf{E} \)) wyznaczyć natężenie pola \( \mathbf{E} \). Dla pola magnetycznego szukamy związku pomiędzy prądem (źródłem pola \( \mathbf{B} \)).

Pokazaliśmy, że linie pola magnetycznego wokół przewodnika z prądem stanowią zamknięte okręgi. Stąd, zamiast sumowania (całki) po zamkniętej powierzchni (jak w prawie Gaussa), w prawie Ampère'a sumujemy (całkujemy) po zamkniętym konturze (liczymy całkę krzywoliniową). Taka całka dla pola \( \mathbf{E} \) równała się wypadkowemu ładunkowi wewnątrz powierzchni, a w przypadku pola \( \mathbf{B} \) jest równa całkowitemu prądowi \( I \)otoczonemu przez kontur. Tak jak w przypadku prawa Gaussa, wynik był prawdziwy dla dowolnej powierzchni zamkniętej, tak dla prawa Ampère'a wynik nie zależy od kształtu konturu zamkniętego.

Stała \( \mu _{0} = 4\pi·10^{-7} \) Tm/A, jest tzw. przenikalnością magnetyczną próżni. Gdy pole magnetyczne jest wytworzone nie w próżni ale w jakimś ośrodku to fakt ten uwzględniamy wprowadzając stałą materiałową \( \mu _{r} \), zwaną względną przenikalnością magnetyczną ośrodka tak, że prawo Ampère'a przyjmuje postać