Elektrik ve manyetizma arasındaki ilişki, Danimarkalı bilim insanı Hans Christian Öersted (Hens Kıristiyen Örstö) tarafından 1819’da bir deney sırasında keşfedilmiştir. Öersted, bu deneyde içinden akım geçen bir telin yakınında duran pusula iğnesini saptırdığını gözlemlemiştir. Bundan kısa bir süre sonra Andre Marie Ampere (Andre Meri Amper), akım taşıyan bir iletkenin diğerine uyguladığı manyetik kuvveti hesaplamak için gerekli bağıntıları elde etmiştir. 1820’lerde Michael Faraday (Maykıl Feredey) ve Joseph Henry ( Cosıf Henri) de yaptıkları deneylerde elektrik akımı ile manyetizma arasındaki başka ilişkileri de göstermişlerdir. Yıllar sonra Maxwell’in (Meksvel) çalışmaları da değişen bir elektrik alanın bir manyetik alan oluşturduğunu ortaya koymuştur.
Pusula iğnesi her zaman bulunduğu ortamdaki manyetik alanın doğrultusunda yönlenir. Pusula iğnesinin doğrultusunun değişmesi, ortamdaki manyetik alanın değiştiğini gösterir. Örneğin pusulaya bir mıknatıs yaklaştırıldığında pusula iğnesinin doğrultusu değişebilir. Bu durum, üzerinden akım geçen iletken telin çevresinde oluşturduğu manyetik alanın varlığını göstermek için kullanılabilir.
Akım geçmeyen bir düz telin yakınına pusula yerleştirildiğinde pusula iğnesi bulunduğu ortamdaki manyetik alanın etkisindedir (Şekil 2.33.a). K anahtarı kapatılarak düz telden akım geçmesi sağlanırsa pusula iğnesinin doğrultusunun değiştiği gözlenir (Şekil 2.33.b). Bu olayda mıknatıs kullanılmamasına rağmen pusula iğnesinin doğrultusunun değişmesi, üzerinden akım geçen telin çevresinde manyetik alan oluştuğunu gösterir. Mıknatısın oluşturduğu manyetik alanın kaynağı mıknatısı oluşturan atomlara ait elektronların hareketidir. Akım geçen telin oluşturduğu manyetik alanın kaynağı ise teldeki elektronların hareketidir. Bu nedenle telden akım geçtiğinde, akımı oluşturan elektronların hareketinden dolayı telin çevresinde manyetik alan oluşur. Manyetik alan vektörel bir büyüklüktür ve B sembolü ile gösterilir. SI’da birimi Tesla’dır (T).
Özdeş pusulalar, AB iletken teline eşit uzaklıkta konulup telden akım geçmesi sağlandığında tele eşit uzaklıktaki pusula iğnelerinin sapma miktarları aynı şekilde gerçekleşir (Şekil 2.34.a). Pusulalardan biri telden daha uzağa konulup anahtar kapatıldığında tele yakın olan pusula iğnesindeki sapmanın daha fazla olduğu görülür (Şekil 2.34.b). Bunun sebebi tele yakın yerlerde manyetik alanın daha şiddetli olmasıdır. Üzerinden akım geçen telin çevresinde oluşturduğu manyetik alanın şiddeti, tele olan dik uzaklık ile ters orantılıdır.
Üzerinden i akımı geçen düz iletken telin yakınında bulunan pusula iğnesi sapmaya uğrar (Şekil 2.35.a). Devreye özdeş bir üreteç daha seri olarak bağlandığında telden geçen akım şiddeti 2i olur. Bu durumda tele aynı uzaklıktaki pusula iğnesindeki sapma miktarının arttığı görülür (Şekil 2.35.b). Sapma miktarının artmasının nedeni pusulanın bulunduğu yerde oluşan manyetik alan şiddetinin artmasıdır. Pusulanın bulunduğu yerdeki manyetik alan şiddetinin artmasının nedeni ise iletken telden geçen akım şiddetinin artmasıdır. Üzerinden akım geçen düz telin çevresinde oluşan manyetik alanın şiddeti, telden geçen akım şiddeti ile doğru orantılıdır. Üzerinden akım geçen düz tel ile pusula arasına Şekil 2.36‘daki gibi bir demir levha yerleştirildiğinde pusula iğnesinin doğrultusunun değiştiği görülür. Pusulanın tele uzaklığı ve telden geçen akım şiddeti değişmediği hâlde pusula iğnesindeki değişimin nedeni, pusula ile tel arasındaki ortamın değişmesidir. İletken telin oluşturduğu manyetik alanın şiddeti, tel ile pusula arasındaki ortamın cinsine bağlı olarak değişir
Manyetik alanın yönü sağ el kuralı ile belirlenir. Düz Tel, başparmak akım yönünü gösterecek şekilde avuç içinde tutulursa teli kavrayan dört parmağın yönü manyetik alanın dolanım yönünü gösterir (Şekil 2.38.a). Alan çizgilerine dolanım yönünde çizilen teğet, o noktadaki manyetik alan vektörünün yönünü verir. Sayfa düzlemindeki telin çevresinde ve bir noktada oluşan manyetik alan vektörü sayfa düzleminden içeri veya dışarı doğrudur (Şekil 2.38.b). Sayfa düzlemine dik ve düzlemden içeri doğru olan büyüklükler , sembolü ile, dışarı doğru olanlar ise 9 sembolü ile gösterilir. Akım geçen tel sayfa düzleminde ise manyetik alan vektörleri sayfa düzlemine diktir.
Manyetik alan vektörü ile akım geçen tel her zaman birbirine diktir. Eğer akım geçen tel sayfa düzlemine dik ise manyetik alan vektörleri sayfa düzlemindedir (Şekil 2.39). Bir noktada birden fazla akım geçen düz tel manyetik alan oluşturursa bileşke manyetik alanı bulmak için vektörel toplama işlemi yapılmalıdır. Bunun için önce her bir telin oluşturduğu manyetik alanın yönü sağ el kuralı ile bulunur ve büyüklüğü hesaplanır. Ardından manyetik alan vektörleri toplanarak bileşke manyetik alanın yönü ve büyüklüğü bulunur
