1845年初夏，湯姆生從法國回到劍橋大學，參加了英國科學協會的會議。出席這次會議的都是著名學者，包括法拉第、焦耳（1818～1889）這樣一些世界第一流的大科學家。相比之下，21歲的湯姆生不過是個孩子。但是他不迷信權威，在會上大膽發表自己的見解。
這個英俊的青年有些緊張地站在講台前，介紹自己對電磁學的研究。他的臉頰因為興奮而微微發熱，聲音也不由自主地提得很高。湯姆生在會上宣讀的論文，是根據自己發表在數學雜誌上的那篇文章修改的。當他談到法拉第的磁力線可以用數學公式來表示，談到他發現的光線在兩塊帶不同電荷的玻璃片之間發生極化現象的時候，會場上發出了一陣熱烈的議論。
當湯姆生回到自己座位的時候，旁邊一個衣著簡樸、態度和藹的學者轉過臉對他說：“小夥子，你談得不錯啊！”
“先生過獎了！”年輕人有些不好意思。
“我也一直在思考這個問題，”那位學者直率地說。
“請問先生貴姓？”湯姆生很有禮貌地問。
“邁克爾·法拉第。”
想不到同自己談話的竟是法拉第！湯姆生頓時肅然起敬。法拉第從皮包裏取出自己寫的一本電學專著《電學實驗研究》遞給湯姆生，建議他抽空讀一讀。接著，他們的話題又回到論文上。湯姆生向法拉第請教，為什麼光束通過帶電介質會發生極化現象。法拉第解釋說，這個問題很不簡單，他幾次想用《電學實驗研究》來驗證，都沒有取得成功。
“但是我相信，發生電感應現象的時候，介質一定是處在某種特殊狀態中的。”法拉第堅定地說，並且表示要繼續研究這個難題。
湯姆生當時很想提出來同法拉第合作。他猶豫了一下，沒有把話說出口。法拉第那時已經51歲，久病初愈，剛恢複研究工作。他雖然賞識湯姆生的才能，但是沒有想到這個21歲的後生是最理想的助手。所以，他們探索的目標盡管是共同的，特別是湯姆生又精通數學，卻沒有能夠攜起手來。這是很可惜的。
一個月以後，湯姆生在皇家學院重新進行這項實驗，可惜法拉第已經離開了。對他們兩個人來說，都失去了一次最寶貴的機會。後來，法拉第始終沒有能夠把自己的研究提高到理論的高度；湯姆生的願望，也要到麥克斯韋手裏才能變成現實。
以後，湯姆生有好幾次想把自己對電磁的研究總結成理論性的東西，但是都失敗了。他的主要缺點是不善於吸取別人的長處。他對法拉第雖然很敬重，卻從沒有係統地讀過《電磁學研究》。對於其他人的著作，他當然就更少過目了。有人說，他在40年裏沒有認真讀過一本書，這話雖然有些誇張，但是也說明了湯姆生的弱點。他在實驗中的一些發現，有的確實閃耀著天才的光芒，有的卻是重複了別人早已發現過的事實。
1846年5月，老湯姆生等候已久的機會終於到來：那位受人尊敬的老教授去世，他的職位空出來了。當時大學提出30個有才幹的教師做候選人。湯姆生的父親夢寐以求的，就是要讓兒子坐上教授這把交椅。他一向訓誡兒子要把數學同物理學上的實際問題互相結合起來，對湯姆生一生確實有不小的影響。父親主要是為了適應選拔教授的考試的需要，兒子卻因此轉向了應用工程的研究。
1846年11月1日，湯姆生正式擔任教授的職務。他還是悉心研究電學，而且很有進展。法拉第那年從劍橋大學回去以後，做了大量實驗，研究光的極化，當年就取得突破。這位實驗大師發現：通過玻璃的一束偏振光，它的振動麵在磁場作用下會發生偏轉。這就是有名的磁致旋光效應。法拉第曾經喜悅地寫著：“這樣一來，磁力和光有相互關係就得到證明了！”消息傳來，湯姆生很受鼓舞。在法拉第實驗的啟發下，湯姆生進行了反複的研究，他用數學方法進行分析，對電磁力的性質作了有益的探討，還試圖用數學公式把電力和磁力統一起來。這確實是一個天才的思想。
湯姆生把研究成果寫成了一篇論文。那時，他當教授才半個多月。論文完成的時間，是1846年11月28日。湯姆生在當天的日記裏寫下了這樣的話：“上午十點一刻，我終於成功地用‘力的活動影像法’來表示電力、磁力和電流了。”
實際上，他已經走到了電磁理論的邊緣，隻要再向前邁進一步，就能夠發現真理。遺憾的是，湯姆生就在這裏停步了。他也許朦朧地感覺到了曙光在前，但是卻缺少那種鍥而不舍的精神。他在筆記裏匆匆寫下這麼一行字：
促使我能夠把固體對電磁和電流有關係的狀態重新做一番更特殊的考察，我就會超出現在所知道的範圍，不過那是以後的事了。
可惜他後來再也沒有做這方麵的工作。因此，建立電磁理論的桂冠，就隻好讓麥克斯韋來戴了。當然，湯姆生的功績也不可否認：第一，是他作了開拓性的工作；第二，是他把自己的思想毫無保留地告訴了麥克斯韋。這是湯姆生很偉大的地方。
湯姆生沒有能夠把電磁理論的研究進行到底，客觀上還有個原因，就是他沒有能夠及時得到法拉第的指導，1847年夏天，湯姆生曾經把自己的論文抄寄給法拉第。他在信裏是這樣寫的：
親愛的法拉第先生：
以前，我向你提到過一個問題，那就是用解釋彈性體中“應力”分布的方法來解釋電力和磁力之間相同的情況。現在我寫了一篇論文，隻從數學上論述了電力和磁力相同的地方。還不敢說這就是關於電力和磁力分布的理論。假如夠得上稱做理論，它也隻是說明了電力和磁力之間存在著必然的聯係，說明了吸鐵石或者有電流通過的導體，都會產生絕對靜止的磁性現象。如果這個理論能夠成立，把它同光的波動理論聯係起來，就完全可以解釋磁性使先發生極化現象的效應了。
論文隨信附上。
信中的精辟見解，在今天看來也是令人驚歎的。因為當時除了法拉第以外，還沒有第二個人把電磁現象和光波聯係起來。可惜的是，湯姆生沒有得到法拉第的回信，在關鍵時刻沒有得到寶貴的指導。
正當湯姆生在電磁理論的邊緣徘徊的時候，他遇到了焦耳。跟這位大物理學家結識以後，他的興趣被引上了另一條道路——熱力學的研究。一位英國傳記作家在《湯姆生傳》中饒有風趣地寫著：
說來也怪有趣的，湯姆生在年輕的時候就碰到了兩個大名鼎鼎的實驗家：法拉第和焦耳，可是後來隻同其中的一個成了要好的朋友傳記裏說的“其中的一個”，指的就是焦耳。