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法拉第对电和磁的第一项研究早在1821年就开始了。在此之前哥本哈根的汉斯·奥斯特曾报道了一个奇怪的发现，通了电的金属线会使附近小指南针上的磁铁偏转。很显然，金属线中的电流会引起磁性。安培（他的名字命名了电流的单位）发现当两根平行的金属线中的电流同向时，它们互相吸引，而通过反向的电流时，它们互相排斥。然后弗朗西斯·阿拉贡发现一个快速转动的铜盘会使放在盘上方的磁针偏转。
《哲学杂志》的编辑请法拉第考察一下这些神秘现象，并给读者解释一下。法拉第做了实验，并产生了在通电流的金属线周围有圆形“磁力线”包围的思想。他设计并建造了这样的系统，一个吊起来的通电金属线在固定磁铁周围做圆周运动，一个吊起来的磁铁在一个固定的通电金属线周围做圆周运动，这就是电动机和发电机的工作原理。法拉第推论，如果电流能产生磁场，那么磁场也应该能产生电流。
他于1831年证明，当把一个条形磁铁从一个线圈中拔出或插入时，就会出现“电磁感应”，这是一个最直接的例子。只要磁铁运动，线圈中就有电流。法拉第证明了不仅变化的电会产生磁性，而变化的磁性也会产生电。这里“变化”一词是极为重要的，第二种效应之所以比第一种效应发现得要晚，就是因为法拉第一开始认为固定的磁场会使附近的金属线中感生出电流。
现在，他可以解释阿拉贡铜盘中的神秘现象了，运动的铜盘在磁铁作用下产生了感生电流，而这个电流又反过来产生磁的作用，从而使磁铁偏转，这是反馈现象的一个早期例子。把这个装置稍加变化，让铜盘在固定的大磁铁两极之间转动，并从铜盘的中心和边缘分别引出两条导线，这样法拉第于1831年10月造出了第一台发电机。
法拉第一直在努力思考如何解释这些现象。虽然他仍然不是一个数学家，但他有非凡的图形化思维能力。他提出了一个革命性的想法，电力、磁力，甚至引力都可以用“力线”来描述，它向空间扩展并互相作用，不需要以太或空间充满物中小粒子的互相挤压来传递相互作用。他认为不应该把原子视为什么无法穿透的固体颗粒，而应把它视为力会聚的中心，既不比这多，也不比这少。
力线的概念对我们每一个做过或看过下面的课堂实验的人都不陌生，在一张纸下面放一块磁铁，并向纸上撒铁屑，就可以看到撒下的铁屑确实排列成线状，从磁铁的一极到另一极。但在维多利亚时代的英国，这的确是一个非凡的思想，尤其是当把它应用到所有当时已知的自然力上时。经过长期艰苦的思考，法拉第在皇家学院的两次报告上提出了力线的概念，第一次是在1844年，第二次是在1846年。很明显，第二次是临时上阵，那天本来是查尔斯·维特森作报告，但由于怯场，他在最后一刻溜了。法拉第没有办法，只好把这段时间补起来，在总结了他希望维特森讲的东西后，他即席讲了力线的思想。
在一个经典的思想实验中，法拉第想象了一个单独位于空间中的太阳，如果在一种魔力的作用下，地球突然被放到了恰当的位置上，这时会发生什么事情呢？法拉第认为即使在把地球放在那里之前，太阳的影响也会以引力线的形式达到这个位置，而地球对太阳引力场的反应是对“地球所在位置处”所存在的力线的反应，而不是对遥远的太阳的反应。对地球而言，力线（场）才是真实的存在。同样，磁和电的力线也都从宇宙空间穿过，这就是我们现在称之为场的东西，它是实实在在的，而物质本身——原子只不过是场会聚的地方。
在1846年的演讲中，法拉第走得更远。他认为光可以解释为电力线的振动。毕竟当时人们已经普遍认识到光是一种波，即振动。法拉第缺乏把自己的思想升华为完善的光理论所需的数学才能，但对下一步应该干什么，他有一个明确的物理图像。正如他在1846年演讲发表后几年所说的：“我大胆的认为，辐射是力线的一种高级振动，而正是这种力线把粒子以及物质的质量联系在一起，这一观点努力地排除了以太而保留了振动。”
光中所发生的振动有多么高级呢？几年后，另一位在19世纪的物理学家约翰·延德尔在一本令人兴奋的书中形象地说明了这个问题。他指出，光速十分大，每秒进入你眼睛的光“线”长达三十万千米，而光的波长（如红光）非常小，在这么长的一束红光中大约有200兆个波动，所有这些波动都在一秒钟内与你的眼睛相互作用而产生视觉信号。
法拉第对光的本性的个人直觉于20年后被麦克斯韦证实。法拉第去世之前三年，即1864年，麦克斯韦发表了最终描述电场和磁场的四个方程。