Pole magnetyczne na zewnątrz elektromagnesu jest zwykle zerowe lub bardzo słabe, ponieważ linie pola magnetycznego wytwarzane przez cewki przewodzące prąd elektromagnesu są ograniczone do wnętrza samego elektromagnesu. To zamknięcie występuje, ponieważ linie pola magnetycznego generowane przez każdy zwój drutu w elektromagnesie tworzą pętlę wokół wnętrza cewki i nie wychodzą w znaczącym stopniu poza końce elektromagnesu. Dlatego poza solenoidem linie pola magnetycznego znoszą się wzajemnie ze względu na ich przeciwne kierunki, w wyniku czego wypadkowe pole magnetyczne jest zaniedbywalne lub zerowe.
Gdy solenoid zostanie umieszczony w jednolitym polu magnetycznym, siła wywierana na elektromagnes jako całość może w pewnych warunkach wynosić zero. Dzieje się tak, gdy kierunek i siła zewnętrznego pola magnetycznego są takie, że siły magnetyczne wywierane na każdą stronę elektromagnesu znoszą się wzajemnie. Na przykład, jeśli pole magnetyczne jest jednolite i równoległe do osi elektromagnesu, siły magnetyczne po przeciwnych stronach solenoidu mogą się równoważyć, co daje siłę wypadkową równą zero.
Podobnie do solenoidu, toroid (cewka uzwojona w kształcie pierścienia lub pierścienia) również poza swoją strukturą wykazuje pole magnetyczne bliskie zera. Linie pola magnetycznego wytwarzane przez prąd krążący przez cewkę toroidu są ograniczone do rdzenia toroidu ze względu na kołową ścieżkę linii pola magnetycznego wokół rdzenia toroidalnego. To zamknięcie zapobiega znacznemu rozszerzeniu się pola magnetycznego poza toroid, co powoduje, że w otaczającej przestrzeni pole magnetyczne jest prawie zerowe.
Wewnątrz solenoidu pole magnetyczne jest silniejsze w porównaniu z otoczeniem, ponieważ linie pola magnetycznego generowane przez cewki przewodzące prąd sumują się spójnie wzdłuż osi solenoidu. Wewnątrz cewki linie pola magnetycznego są ściśle upakowane i równoległe do osi cewki, co skutkuje stosunkowo jednolitym i silnym polem magnetycznym. To wewnętrzne natężenie pola zależy od takich czynników, jak liczba zwojów cewki elektromagnesu, przepływający przez nią prąd i przepuszczalność materiału rdzenia, jeśli występuje.
Aby matematycznie wyznaczyć pole magnetyczne na zewnątrz solenoidu, zwykle stosuje się prawo Ampère’a, które wiąże pole magnetyczne wokół zamkniętej pętli z prądem zamkniętym w pętli i przepuszczalnością ośrodka. Uwzględniając geometrię i symetrię solenoidu, można obliczyć pole magnetyczne w różnych punktach na zewnątrz solenoidu, stosując metody rachunku całkowego, zakładając wyidealizowany scenariusz z długim solenoidem, w którym efekty końcowe są znikome. To wyprowadzenie pozwala ilościowo zrozumieć, dlaczego pole magnetyczne na zewnątrz solenoidu jest zerowe lub słabe w porównaniu z jego wnętrzem.
