El campo magnético fuera de un solenoide suele ser cero o muy débil porque las líneas de campo magnético producidas por las bobinas del solenoide que transportan corriente están confinadas dentro del interior del propio solenoide. Este confinamiento se produce porque las líneas de campo magnético generadas por cada vuelta de cable en el solenoide rodean el interior de la bobina y no se extienden más allá de los extremos del solenoide en una medida significativa. Por lo tanto, fuera del solenoide, las líneas del campo magnético se cancelan entre sí debido a sus direcciones opuestas, lo que da como resultado un campo magnético neto insignificante o nulo.
Cuando un solenoide se coloca en un campo magnético uniforme, la fuerza que experimenta el solenoide en su conjunto puede ser cero bajo ciertas condiciones. Esto ocurre cuando la dirección y la fuerza del campo magnético externo son tales que las fuerzas magnéticas ejercidas en cada lado del solenoide se anulan entre sí. Por ejemplo, si el campo magnético es uniforme y paralelo al eje del solenoide, las fuerzas magnéticas en los lados opuestos del solenoide pueden equilibrarse entre sí, lo que resulta en una fuerza neta de cero.
Similar a un solenoide, un toroide (una bobina enrollada en forma de anillo o de rosquilla) también exhibe un campo magnético cercano a cero fuera de su estructura. Las líneas de campo magnético producidas por la corriente que circula a través de la bobina del toroide están confinadas dentro del núcleo del toroide debido a la trayectoria circular de las líneas de campo magnético alrededor del núcleo toroidal. Este confinamiento evita que el campo magnético se extienda significativamente fuera del toroide, lo que da como resultado un campo magnético casi nulo en el espacio circundante.
Dentro de un solenoide, el campo magnético es más fuerte en comparación con el exterior porque las líneas de campo magnético generadas por las bobinas portadoras de corriente se suman coherentemente a lo largo del eje del solenoide. Dentro del interior del solenoide, las líneas del campo magnético están muy juntas y paralelas al eje de la bobina, lo que da como resultado un campo magnético fuerte y relativamente uniforme. Esta intensidad de campo interior depende de factores como el número de vueltas de la bobina del solenoide, la corriente que fluye a través de ella y la permeabilidad del material del núcleo, si está presente.
Para derivar matemáticamente el campo magnético fuera de un solenoide, normalmente se aplica la ley de Ampère, que relaciona el campo magnético alrededor de un circuito cerrado con la corriente encerrada por el circuito y la permeabilidad del medio. Al considerar la geometría y simetría del solenoide, se puede calcular el campo magnético en diferentes puntos fuera del solenoide utilizando métodos de cálculo integral, asumiendo un escenario idealizado con un solenoide largo donde los efectos finales son insignificantes. Esta derivación proporciona una comprensión cuantitativa de por qué el campo magnético es cero o débil fuera del solenoide en comparación con su interior.
