Le champ magnétique à l’extérieur d’un solénoïde est généralement nul ou très faible car les lignes de champ magnétique produites par les bobines conductrices de courant du solénoïde sont confinées à l’intérieur du solénoïde lui-même. Ce confinement se produit parce que les lignes de champ magnétique générées par chaque tour de fil dans le solénoïde bouclent autour de l’intérieur de la bobine et ne s’étendent pas de manière significative au-delà des extrémités du solénoïde. Par conséquent, à l’extérieur du solénoïde, les lignes de champ magnétique s’annulent en raison de leurs directions opposées, ce qui entraîne un champ magnétique net négligeable ou nul.
Lorsqu’un solénoïde est placé dans un champ magnétique uniforme, la force subie par le solénoïde dans son ensemble peut être nulle dans certaines conditions. Cela se produit lorsque la direction et la force du champ magnétique externe sont telles que les forces magnétiques exercées de chaque côté du solénoïde s’annulent. Par exemple, si le champ magnétique est uniforme et parallèle à l’axe du solénoïde, les forces magnétiques sur les côtés opposés du solénoïde peuvent s’équilibrer, ce qui donne une force nette nulle.
Semblable à un solénoïde, un tore (une bobine enroulée en forme d’anneau ou de beignet) présente également un champ magnétique proche de zéro à l’extérieur de sa structure. Les lignes de champ magnétique produites par le courant circulant dans la bobine du tore sont confinées dans le noyau du tore en raison du chemin circulaire des lignes de champ magnétique autour du noyau toroïdal. Ce confinement empêche le champ magnétique de s’étendre de manière significative à l’extérieur du tore, ce qui entraîne un champ magnétique presque nul dans l’espace environnant.
À l’intérieur d’un solénoïde, le champ magnétique est plus fort qu’à l’extérieur car les lignes de champ magnétique générées par les bobines conductrices de courant s’additionnent de manière cohérente le long de l’axe du solénoïde. À l’intérieur du solénoïde, les lignes de champ magnétique sont étroitement regroupées et parallèles à l’axe de la bobine, ce qui donne lieu à un champ magnétique relativement uniforme et puissant. Cette intensité de champ intérieur dépend de facteurs tels que le nombre de tours dans la bobine solénoïde, le courant qui la traverse et la perméabilité du matériau du noyau, le cas échéant.
Pour dériver mathématiquement le champ magnétique à l’extérieur d’un solénoïde, on applique généralement la loi d’Ampère, qui relie le champ magnétique autour d’une boucle fermée au courant enfermé par la boucle et à la perméabilité du milieu. En considérant la géométrie et la symétrie du solénoïde, on peut calculer le champ magnétique en différents points à l’extérieur du solénoïde à l’aide de méthodes de calcul intégral, en supposant un scénario idéalisé avec un solénoïde long où les effets finaux sont négligeables. Cette dérivation fournit une compréhension quantitative de la raison pour laquelle le champ magnétique est nul ou faible à l’extérieur du solénoïde par rapport à son intérieur.