Les ampoules détectent les champs électriques dans l’eau, ou plus précisément la différence de potentiel entre la tension au niveau du pore de la peau et la tension à la base des cellules électroréceptrices. Un stimulus positif du pore diminue le taux d’activité nerveuse provenant des cellules électroréceptrices, et un stimulus négatif du pore augmente le taux d’activité nerveuse provenant des cellules électroréceptrices. Chaque ampoule contient une seule couche de cellules qui contient des cellules réceptrices électriquement excitables séparées par des cellules de soutien. Les cellules sont reliées par des jonctions serrées apicales afin qu’aucun courant ne s’échappe entre les cellules. Les faces apicales des cellules réceptrices présentent une petite surface avec une forte concentration de canaux calciques dépendant du voltage et de canaux potassiques activés par le calcium. Comme la paroi du canal a une résistance très élevée, toute la différence de tension entre le pore du canal et l’ampoule est évacuée à travers l’épithélium du récepteur qui a une épaisseur d’environ 50 microns. Comme les membranes basales des cellules réceptrices ont une résistance plus faible, la majeure partie de la tension tombe sur les faces apicales qui sont excitables et se trouvent au seuil. Le courant de calcium entrant à travers les cellules réceptrices dépolarise les faces basales, ce qui entraîne une libération de calcium présynaptique et la libération d’un transmetteur excitateur sur les fibres nerveuses afférentes. L’une des premières descriptions des canaux potassiques activés par le calcium était basée sur des études de l’ampoule de Lorenzini chez la raie. Des canaux potassiques activés par le calcium à grande conductance (canaux BK) ont récemment été mis en évidence dans l’ampoule par clonage.
Les requins seraient plus sensibles aux champs électriques que tout autre animal, avec un seuil de sensibilité aussi bas que 5 nV/cm. Cela représente 5/1 000 000 000 de volt mesuré dans une ampoule d’un centimètre de long. Les grands requins blancs sont capables de réagir à des charges d’un millionième de volt dans l’eau. Toutes les créatures vivantes produisent un champ électrique par des contractions musculaires, et un requin peut capter de faibles stimuli électriques à partir des contractions musculaires d’animaux, notamment de ses proies. D’autre part, les champs électrochimiques générés par des proies paralysées étaient suffisants pour provoquer une attaque alimentaire de la part des requins et des raies dans des bassins expérimentaux ; les contractions musculaires ne sont donc pas nécessaires pour attirer les animaux. Les requins et les raies peuvent repérer des proies enfouies dans le sable, ou des dipôles électriques DC qui simulent la caractéristique principale du champ électrique d’une proie enfouie dans le sable.
Tout conducteur en mouvement, comme l’eau de mer, induit un champ électrique en présence d’un champ magnétique tel que celui de la Terre. Les champs électriques induits dans les courants océaniques par le champ magnétique de la Terre sont du même ordre de grandeur que les champs électriques que les requins et les raies sont capables de détecter. Cela pourrait signifier que les requins et les raies peuvent s’orienter en fonction des champs électriques des courants océaniques et utiliser d’autres sources de champs électriques dans l’océan pour s’orienter localement. En outre, le champ électrique qu’ils induisent dans leur corps lorsqu’ils nagent dans le champ magnétique de la Terre pourrait leur permettre de détecter leur cap magnétique.
Des études comportementales ont également fourni des preuves que les requins peuvent détecter les changements dans le champ géomagnétique. Dans une expérience, des requins gris et des requins-marteaux festonnés ont été conditionnés pour associer une récompense alimentaire à un champ magnétique artificiel. Lorsque la récompense alimentaire a été supprimée, les requins ont continué à montrer une différence de comportement marquée lorsque le champ magnétique était activé et lorsqu’il était désactivé.