Thí nghiệm xác định sự định hướng của kim nam châm khi được để tự do trên giá đỡ: Đặt hệ thống nam châm trên một mặt phẳng cố định sao cho kim nam châm không chịu lực tác dụng của gió, của nam châm hay các vật liệu từ khác. Khi kim nam châm đã nằm yên, nó nằm dọc theo hướng địa lí nam bắc. Cực từ bắc của nam châm hướng về phía cực Bắc của Trái Đất, cực từ nam của nam châm hướng về phía cực Nam của Trái Đất.