Las ampollas detectan los campos eléctricos en el agua, o más exactamente la diferencia de potencial entre el voltaje en el poro de la piel y el voltaje en la base de las células electrorreceptoras. Un estímulo positivo del poro disminuiría la tasa de actividad nerviosa procedente de las células electrorreceptoras, y un estímulo negativo del poro aumentaría la tasa de actividad nerviosa procedente de las células electrorreceptoras. Cada ampolla contiene una sola capa de células que contiene células receptoras eléctricamente excitables separadas por células de soporte. Las células están conectadas por medio de uniones herméticas apicales para que no se produzcan fugas de corriente entre las células. Las caras apicales de las células receptoras tienen una pequeña superficie con una alta concentración de canales de calcio dependientes del voltaje y canales de potasio activados por el calcio. Como la pared del canal tiene una resistencia muy alta, toda la diferencia de voltaje entre el poro del canal y la ampolla se deja caer a través del epitelio del receptor, que tiene un grosor de unas 50 micras. Como las membranas basales de las células receptoras tienen una resistencia menor, la mayor parte del voltaje cae a través de las caras apicales, que son excitables y están en el umbral. La corriente de calcio entrante a través de las células receptoras despolariza las caras basales, provocando la liberación de calcio presináptica y la liberación del transmisor excitador en las fibras nerviosas aferentes. Una de las primeras descripciones de los canales de potasio activados por el calcio se basó en estudios de la ampolla de Lorenzini en la raya. Recientemente se ha demostrado la existencia de canales de potasio activados por calcio de gran conductancia (canales BK) en la ampolla mediante clonación.
Los tiburones pueden ser más sensibles a los campos eléctricos que cualquier otro animal, con un umbral de sensibilidad tan bajo como 5 nV/cm. Es decir, 5/1.000.000.000 de un voltio medido en una ampolla de un centímetro de longitud. Los tiburones blancos son capaces de responder a cargas de una millonésima de voltio en el agua. Todos los seres vivos producen un campo eléctrico mediante contracciones musculares, y un tiburón puede captar débiles estímulos eléctricos de las contracciones musculares de los animales, especialmente de las presas. Por otra parte, los campos electroquímicos generados por presas paralizadas fueron suficientes para provocar un ataque de alimentación de tiburones y rayas en tanques experimentales; por lo tanto, las contracciones musculares no son necesarias para atraer a los animales. Los tiburones y las rayas pueden localizar presas enterradas en la arena, o dipolos eléctricos de corriente continua que simulan la característica principal del campo eléctrico de una presa enterrada en la arena.
Cualquier conductor en movimiento, como el agua de mar, induce un campo eléctrico cuando está presente un campo magnético como el de la Tierra. Los campos eléctricos inducidos en las corrientes oceánicas por el campo magnético de la Tierra son del mismo orden de magnitud que los campos eléctricos que los tiburones y las rayas son capaces de percibir. Esto podría significar que los tiburones y las rayas pueden orientarse según los campos eléctricos de las corrientes oceánicas y utilizar otras fuentes de campos eléctricos en el océano para orientarse localmente. Además, el campo eléctrico que inducen en sus cuerpos cuando nadan en el campo magnético de la Tierra puede permitirles percibir su orientación magnética.
Los estudios de comportamiento también han aportado pruebas de que los tiburones pueden detectar cambios en el campo geomagnético. En un experimento, se condicionó a los tiburones trozo y a los tiburones martillo a asociar una recompensa de comida con un campo magnético artificial. Cuando se retiró la recompensa de comida, los tiburones siguieron mostrando una marcada diferencia de comportamiento cuando el campo magnético estaba encendido en comparación con cuando estaba apagado.