在奥斯特发现电转化为磁不久，法拉第在考虑磁能否转化为电，以及电线能否产生电流的问题。他把一个通电线圈放在一根导线附近，想用这样的办法使导线产生电流，但失败了。他改用一块永久磁铁去接近一根导线，也不能引起感应电流。法拉第用了十几年的工夫，在1831年，终于获得了成功。他发现：只有通电线圈与电源接通或断开的瞬间，才使另一个线圈中出现感应电流。这一电流是瞬间电流，不能持久存在。他接着又做了磁动生电的实验，把一块永久性磁铁插入一根螺旋管，然后再从管中拔出，一旦磁铁与螺旋管的相对运动停止，螺旋管中的感生电流立即消失。这两个实验使法拉第认识到，产生感生电流的原因不是由于导线附近存在一个强大磁场，而是由于磁场强度的不断变化，只要使这种变化不断进行下去，就能在实践中产生持续的电流。在反复实验的基础上，法拉第总结出了电磁感应定律。——在导体回路中产生的感生电动势的大小与回路中磁通量的变化成正比。为了解释电与磁的作用，法拉第引进了场和力线的概念，他认为空间不是绝对的虚空，而是布满了力线的场。场是带电体或电流或磁体周围的以太介质的一种性质或状态，他称这种状态为“电紧张状态”。由于带电体周围的以太处于这种电紧张状态，所以它对检验电荷有作用，这种作用通过电力线实现；磁体对磁性物质的作用是通过磁力线实现的。力线是把带电体或磁体联系起来的实体。力线的存在表示场是一种具有物质性的客观实在而不是虚无缥缈的东西。电力线发源于正电荷，终止于负电荷，这种力线有在横向上扩张在纵向上收缩的趋势。这正是电紧张状态的表现，所以同性电荷相斥，异性电荷相吸。在一根通电导线的周围形成了以电流为中心的环形力线。它使平行于导线的磁针偏转到力线指示的方向。当环形导体相对于磁场运动时，由于切割磁力线，而使环形导体内的磁场强度不断变化，由此在导体中产生了感生电流，这就是电与磁的相互作用和相互转化。法拉第对电和磁相互作用的这些解释，描绘了一幅与古代原子论者和牛顿的自然观完全不同的自然图景。他把场看作是带电体或磁体周围的一种物理实在，这是物理学基本概念的重大发展，经过麦克斯韦的提高，场这一概念，在19世纪已普遍为物理学家所接受。把场和粒子看成是同样具有实在性的客体，也是物质存在的基本形式，这是量子力学建立之前流行于科学界的物质观。
与麦克斯韦的名字不可分离的是麦克斯韦方程，这是关于电磁场的一系列方程。如果说，麦克斯韦在对气体的理论研究上表现出的是灵感与直觉，那么他对电磁场的研究却表现出他哲人的天才。
1854年，麦克斯韦在剑桥大学以优异的成绩通过了荣誉学位考试之后，就对电磁学着了迷，他认为他应当回到实际科学中来，他在写给自己的导师汤姆逊的信中说：
“……我现在开始考虑要读一些应该读但一直没有读的书了。我很想回到物理学的课题上来，我们有好几个人都想研究电。”
但是，他又谈到他们对于电知之甚少，他希望汤姆逊告诉他应读些什么书，读安培或法拉第的书又怎么读呢？汤姆逊则劝告他多读法拉第的书。
法拉第没有受过正规教育，一生都对数学公式感到头疼，他不理解其复杂性，他只是根据自己的知识来解释电与磁的效应。在磁铁附近由铁屑在纸上形成的美丽的线图形给了他一个线索：铁屑是受了磁的影响，每个铁屑都变成了一块小磁铁，然后首尾相连起来。在法拉第这样做时，他找出了表现在纸上的力线，它们表明了磁力的方向，而正是这些力线的总体启发了他力场的概念，法拉第画出了第一块磁铁产生出的这些力线趋势的图画。另一块磁铁所经历的力有赖于它们所在地域力线的强度。当然，电磁静力学力的法则有坚实的经验基础，但超距作用的预言却没有感性的基础。法拉第事实上提供了另一个框架，在这个框架内，我们可以思考电磁现象，根本不需要超距作用的假设。
在那个时代，超距作用的观念具有革命性，当时也有不少人对这个观念有不同看法，比如惠更斯。更早一些的笛卡尔也发表过自己的意见，牛顿的弟子罗杰·寇茨(Roger Cotes)主张“超距作用是物质最基本的性质之一，这是不容争辩的事实”。
实际上，所谓超距作用是指过去对于不相接触的物体间发生相互作用的一种错误解释。当时认为这种相互作用和地面上物体所受的重力、两电荷间的吸力或斥力等与存在于两物体间的物质无关，而是以无限大速度在两物体间直接传递的。这种解释与事实并不相符，因为后来在多数情况下能证明，一个物体发生的作用需要一定的时间才能到达另一个物体，而且如果其间物质不同，所需时间也不同。法拉第首先由此作出结论：不相接触的物体间的相互作用不是直接传递，而是通过中间的媒质以有限速度传递，这种形式的相互作用称之为媒递作用，是场概念的起源。
可惜，法拉第的这种力的格子结构得不到当时多数科学家的认可。不可否认，用这种不明晰的观念武装起来的法拉第的理论确实做出了实质性的发现：感应、电运动源(Electric motor)、光旋(Optical rotation)。法拉第走在时代的前面了，他认识到了其他物理学家还没有认识到的东西。
威廉·汤姆逊认真地研究了法拉第的实验。1841年，他在剑桥大学读本科时就写过一篇论文，讲了用来描述电静力学和用来描述热传导的数学方程式之间有很强的形式上的联系。因为热的传导包含沿着温度的梯度变化曲线的连续流，在法拉第的观念中必然隐藏着某种实质性的东西。
麦克斯韦发现了法拉第的成就。他说：“在我开始研究电之前，我没有决心研究关于电的数学问题，通过法拉第对电的实验研究，我开始研究这个问题了。我认识到，在法拉第设想的方法与数学家们的方法之间应当有所区别，法拉第和数学家们没有共同的语言，我相信，这种差别并不始于任何一方的错误。”
1854年，麦克斯韦感到他已经抓住了这个课题的中心部分，他在写给汤姆逊的信中说：
“你还记得你写给我的那封关于电的长信吗？我很快对电发生了兴趣，并同时考虑了它的所有分支，而且很快有了收获。我想研究这些观念的发展和力的计算，从你讲的那些话中我怀疑：你本应当借助猜测得出你的结论。”
麦克斯韦这里讲的话很重要，他对电的观念的发展发生了兴趣，这时他正在剑桥大学读书，对归纳的方法进行了哲学批判。1855年，他对韦伯(Weber)的超距作用理论进行了研究。他说：“我想构建两种理论，它们在数学上是统一的。在一种理论中，基本的概念是流动的微粒在一定距离发生吸引；在另一种理论中只考虑偏振（极化）张力（电压）的不同状态或在空间的不同区域里的存在情况，结果与您讲的热运动的类比相似。”到这年11月，他的观念已经成形，他在与已知的不同观念对比中作了选择：
“我从您关于电的论文中获益甚大，我还读了法拉第的三卷书，我的目的是想弄清在电学领域里人们已经做了些什么（数学的或实验的工作），想用一种理性的方式，理解其共同的东西。
法拉第的极性(Polarity)理论把那种性质归之于电磁体作用全部范围的每个部分，归之于力线的一般观念，不同的媒体有不同的传导能力。”
对这封信，汤姆逊很高兴。
然而，麦克斯韦从法拉第那里得益更大。在他的论文中，麦克斯韦写道：
“法拉第在自己的研究中所使用的方法是不断地进行实验以检验自己观念的正确性，这就使自己的观念不断地受到实验的培植……”
“安培的方法，采纳了一种归纳的方式，因而不能让人知道观念的形成过程，我不敢相信安培借助他讲的实验真的发现了作用的法则，它使我们有理由怀疑他讲的东西，他没有告诉我们他发现规律的过程，在他建立了完美的证明之后，他就消灭了由他所培育的事件的过程。”
与安培不同，法拉第向我们证明了他的成功并讲了成功的实验，他的观念虽然粗糙些，但读者们还是与他有同感，并对他表示敬佩，进而信任他。他一定会成为一个伟大的发现者，安培的研究是一个科学方式的出色例子，但在培育科学观念方面他应当向法拉第学习，借助在新发现的事实中发生的作用与反作用，法拉第向人们介绍了这些他心目中未成熟的思想。”法拉第胸怀坦白，不向人们隐瞒自己发现的秘密，并告诉人们他进行研究的方法，这是难能可贵的。通过研究法拉第的实验报告，麦克斯韦赞扬了这种复杂方法的逻辑、想像力以及为达目的而不屈不挠的精神。他从法拉第那里学到的另一种普遍的观点是表达科学思想的语言的重要性，这种语言对正确地表达思想的内涵与外延十分重要，正确地使用这种语言，可以帮助读者形成正确的思维方式。麦克斯韦说，我发现法拉第用自己的语言表达了这种还不成熟的思想，这与我们习惯于建立思想的数学模型的物理学家的方法很不同。麦克斯韦成了法拉第力线的归依者：
“如果我们把铁屑撒在近磁铁的纸上，那么每个铁屑就会被磁化，相邻的铁屑能和相反的极结合在一起，这就形成了力线，正是它们指明了力的方向，这就把磁力存在用美丽的图形表示出来了，自然使我们相信力线是真正存在的东西。不仅如此，它还告诉我们，只有把磁铁放在这个场中时，它们才会出现。对基于吸引力和排斥力的假设，我们不能满意，但我们对根据那个假设产生现象的情况满意。我们不能不这样想：在我们发现力线的每个地方，某个物理状态或作用必然存在于充足的能之中，所以它才能产生这种现象。”
麦克斯韦发现，虽然法拉第的思想比较含糊，但是可以清晰表达：
“我越研究法拉第，就越感到他思考现象的方法也是一种数学的方法，虽然它并没有以传统的数学符号来表示，我认为这个方法完全可以用数学的方法来表示。”
实际上，数学家们为了解决在特殊情况下方程式最困难、最强有力的技术，对法拉第的模型能进行最简明的推导。
从哲学的观点看，对两种在原则上完全不同的方法结果的比较导致了研究科学思辨条件的有价值的资料。
麦克斯韦第一篇讨论这个题目的论文《论法拉第力线》是在剑桥哲学协会上于1855年末和1856年初宣读的。这篇论文的哲学导言有些长（这是他电磁论文的特点），他把从法拉第那里学来的迥异的风格运用到物理的模型和类比中来：“为了满足科学的要求，学者们必须熟习大量复杂的数学问题，在记忆中对它们的保留实际上会干扰学术的进步。因而对科学进行有效研究的头一个过程必须是简化的，把先前研究的结果归结为一种能理解的形式。这种简化的结果也许会采取纯数学公式的形式或物理学假设的形式。在前一种形式中，我们完全看不到被说明的现象，虽然我们能找出既定法则的结果，但我们不会得出与这个题目更广泛联系的观点。从另一方面看，如果我们采纳第二种方式（物理学假设），我们就只有借助媒介而认识现象，这往往倾向于不重事实的假设。因而，我们必须找到某种研究方法，它使我们每一步都能抓住一个清晰的物理概念（它不建立在任何物理学之上，这是借来的）。所以，它既不来自对这个题目研究的分析技巧，也没有越出那个假设的真实性范围。”
麦克斯韦的这篇论文始于力线的一个新物理学模型，也是对汤姆逊数学类比的直接发展：他把力线与流体中的流线相类比。一个电荷等同于一个源，流体的运动方向指明了类似的力线的方向，流体的速度等同于力的强度，这时的平方反比律只是流体不可压缩的表述。为了建立不同的电介质的特征模型，以及相同的电荷越过不同的物质，引起不同的电场，麦克斯韦假定，每一种媒介对液体流都有不同的阻力。
麦克斯韦在这里做的正是提出了一个扩大了的类比，找到了磁静力学。电静力学以及流体动力学之间的对应关系，即实验与流体类比之间的对应关系。电静力学法则与流体动力学的法则是一样的；力线，从数学上讲与流线是一样的。
“在法拉第电学大纲中，从数学的观点看我完全可以讲出它的数学方法。借助这个方法，我相信电现象可以为人很好理解并能进行计算。我的目的是提出存在于我心中的数学观念的具体形式，作为一个线的或面的系统，而不只是一个符号系统，因为它既不能传达相同的观念，也不能使自己适合于要证明的现象。”
在麦克斯韦的模型中，并没有放弃用一种完全自然简明的方法来表达一种复杂的数学内容的努力，这一点表现在两种电介质之间的边界上，或存在于流体动力学的类比之中。
论文的第二部分非常不同，它研究的是电与磁之间的联系。法拉第已经发现，如果在一个磁铁旁移动环状金属线，那它上面就会产生感应电流。若没有这个磁铁，移动金属线就没有任何事情发生，所以法拉第假定，是磁铁创造了电线上的特别条件，即在磁铁旁金属线的运动产生电流。
