概述
于電磁學(xué)范疇內(nèi)，磁石會(huì)產(chǎn)生磁場，磁鐵會(huì)產(chǎn)生磁場，電流會(huì)產(chǎn)生磁場，含時(shí)電場也會(huì)產(chǎn)生磁場。磁性物質(zhì)處在磁場中時(shí)，會(huì)因磁場作用而感受到磁力，進(jìn)而顯示出磁場的存在，電流處在磁場中時(shí)，同樣會(huì)因磁場作用而感受到磁力，進(jìn)而顯示出磁場的存在。磁場作為一種矢量場，在空間里面的任意一個(gè)位置，都有著方向，都有著數(shù)值大小。
磁場，屬于物理概念，是指傳遞實(shí)物間磁力作用的場。定義公式
根據(jù)磁場在其周圍環(huán)境方面所產(chǎn)生的影響，能夠運(yùn)用幾種彼此等價(jià)的方式來對(duì)磁場進(jìn)行界定 。這一作用力被稱作洛倫茲力 ，通過方程予以呈現(xiàn) ：
其中，
F是作用力，以牛頓為測量單位，
q是電荷量起步網(wǎng)校，以庫侖為測量單位，
V是電荷的速度，以米／秒為測量單位。
另有一種關(guān)于磁場的工作定義，它是由處在磁場中的磁偶極子所感受到的力矩予以給出，通過方程來進(jìn)行表示 。
其中，
是力矩，以牛頓·米為測量單位，
是磁偶極子的磁偶極矩，以米2·安培為測量單位。
歷史
人類很早以前就知曉磁石及其奧妙的磁性，最早出現(xiàn)的學(xué)術(shù)性論述之一，是由法國學(xué)者皮埃·德馬立克寫成，時(shí)間是公元1269年。
三個(gè)世紀(jì)往后，威廉·吉爾伯特宣稱地球自身便是一塊大的吸引磁性物質(zhì)，那兩個(gè)磁極分別坐落在南極以及北極的位置。1600年出版發(fā)行，吉爾伯特的那部宏大著述《論磁石》引領(lǐng)開創(chuàng)磁學(xué)成為一個(gè)正統(tǒng)科學(xué)學(xué)術(shù)范圍。
在1824年的時(shí)候，西莫恩·泊松對(duì)物理模型加以發(fā)展，發(fā)展得出的這種物理模型呢，可比較能夠用來描述磁場了。
在1825年的時(shí)候，安培再次發(fā)表了安培定律，該定律有著可以描述載流導(dǎo)線所產(chǎn)生磁場的能力，是這樣的情況。
1831年，麥可·法拉第，對(duì)，就是他，證實(shí)了，磁場，這個(gè)磁場，它會(huì)隨著時(shí)間變化，因這種變化進(jìn)而生成電場 。
在1861年至1865年這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，詹姆斯·麥克斯韋對(duì)經(jīng)典電學(xué)以及磁學(xué)秩序混亂、毫無條理的方程予以整合，進(jìn)而取得成功，發(fā)展出了麥克斯韋方程組。
1905年，阿爾伯特·愛因斯坦在其論文中表明，電場與磁場是，處于不同參考系的觀察者，所觀察到的同樣現(xiàn)象。
B場和H場
那被稱作磁感應(yīng)強(qiáng)度的、所指的是B場，被叫做磁場強(qiáng)度的、所表達(dá)是H場，然而磁場呢、它是依據(jù)上下文的情況來確定的，一般情形下、所指的是B場。
H場以方程定義為：
其中，
是磁常數(shù)，M是磁化強(qiáng)度。
針對(duì)線性物質(zhì)而言，磁化強(qiáng)度M呈現(xiàn)出與B場成正比例的狀況，因而，B場同H場兩者之間所存在的關(guān)系是：
其中，
是磁導(dǎo)率。
在自由空間里，磁化強(qiáng)度等于零，所以，
精密儀器可測量的最微小磁場，數(shù)量級(jí)是阿托特斯拉，也就是10?18特斯拉；實(shí)驗(yàn)室能制備的最強(qiáng)烈磁場，是2800特斯拉。許多像磁星這樣的天文星體，其磁場值域在0.1至100吉咖特斯拉之間，即108至1011特斯拉，比最強(qiáng)烈的實(shí)驗(yàn)室磁場超強(qiáng)得多。
儀器能測量局域磁場，磁強(qiáng)計(jì)充當(dāng)此儀器角色 ，分好多類，霍爾效應(yīng)磁強(qiáng)計(jì)啦，超導(dǎo)磁強(qiáng)計(jì)啦，核子旋進(jìn)磁力儀啦，磁通門磁強(qiáng)計(jì)啦，這些是重要的幾類 。遙遠(yuǎn)天文星體磁場，可借測量其對(duì)附近帶電粒子影響得知 。比如，電子繞磁場線螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生同步輻射 ，其無線電波數(shù)據(jù)能夠通過電波望遠(yuǎn)鏡偵測獲取 。
磁場線
磁場存在方向，該方向能夠靠磁偶極子的性質(zhì)予以顯示，磁偶極子處于磁場之中的時(shí)候，會(huì)順著磁場的磁場線進(jìn)行平行排列，磁鐵周圍的鐵粉分布圖案就是其中一個(gè)明顯的例子。把條狀磁鐵放置在白紙下方，在白紙上面鋪灑一堆鐵粉，這些鐵粉會(huì)依照正切磁場線的方向排列，進(jìn)而形成一條條曲線，在曲線的每一個(gè)點(diǎn)都顯示出磁場線的正切方向。這種曲線圖被稱作“場線圖” 。
用來描述磁場（或者任意別的矢量場）而言，繪制場線圖屬于一種極為簡單的方式，在空間當(dāng)中的任意一處位置的磁場能夠依據(jù)場線圖于對(duì)應(yīng)位置的場線正切方向以及密度估計(jì)得出。磁場線密度越高意味著磁場越強(qiáng)勁。相比較而言，場線圖的繪制是比較容易做到的事兒。第一步，在每一個(gè)位置對(duì)磁場的數(shù)值情況和方向進(jìn)行測量。依據(jù)所得到的各類數(shù)據(jù)，于圖紙的相應(yīng)位置繪制出一條跟磁場方向相同的箭桿。接著，把每條箭桿的頭部與前面箭桿的尾部連接起來，以此形成磁場線，要確保磁場線密度與磁場的強(qiáng)度呈現(xiàn)出成正比的關(guān)系。這種方式下，能夠?qū)⒁环鶊鼍€圖繪制出來。這屬于一種異常優(yōu)良的磁場視覺化辦法，想象磁場線會(huì)順著線徑添加張力，如同一條橡皮圈似的，接著會(huì)垂直于線徑針對(duì)鄰近的磁場線施加壓強(qiáng)，這便是磁力體現(xiàn)出的物理行為。兩塊磁鐵的異性磁極彼此吸引，起因在于它們被諸多條磁場線連接著，相反的，兩塊磁鐵的同性磁極彼此排斥，原因是它們的磁場線并未交接，由于相互平行而導(dǎo)致彼此推擠 。
極光是出現(xiàn)在地球北極高空或者南極高空的，它能夠顯示出磁場線。太陽流出大量離子形成太陽風(fēng)，一部分太陽風(fēng)會(huì)流向地球，在地球高空，這些離子被地球磁場捕獲，沿著磁場線集中到北極高空與南極高空。離子與大氣層的原子、分子碰撞，能量以極光形式被釋出。通常，極光看上去類似漫射輝光或者“光簾”，朝著東 - 西方向延伸。每一張光簾由許多條平行射線構(gòu)成。每條射線與在該位置的磁場線方向相同。這讓人感覺極光是被地球的磁場塑造出形狀的，的確如此，從人造衛(wèi)星的觀測可以證實(shí)離子是受磁場線引導(dǎo)的，它一邊圍繞著磁場線盤旋，一邊朝著地球行進(jìn)。
磁場散度為0
描繪場線圖是一種頗具效用的展現(xiàn)矢量場之風(fēng)法，透過它能夠較為簡易地呈現(xiàn)出矢量場的精細(xì)屬性。然而，進(jìn)入某區(qū)域的磁場線樁數(shù)，減掉自那區(qū)域離去之磁場線路根數(shù)磁場高中物理，其結(jié)果必定得等于零。這般結(jié)果被喚作高斯磁定律喲，用方程予以表述為：
H場線開始與終結(jié)于磁極
在磁性物質(zhì)的外部區(qū)域，H場線跟B場線是等同的；然而在磁性物質(zhì)的內(nèi)部范圍，H場與B場的數(shù)值大小以及方向有可能不一樣，這種情況是依賴于磁化強(qiáng)度M來確定的，這樣的關(guān)系能夠從H場的定義方程里看出來：
比如說，參考一下下面的圖，運(yùn)用原子尺寸載流循環(huán)模型予以描述，有一個(gè)磁化強(qiáng)度是M等于Mz的均勻磁性球體，它等同于一個(gè)符合以下條件的球體：其內(nèi)部的束縛電流密度Jb以及表面束縛電流密度Kb分別是：
其中，n是垂直于球體表面的徑向單位矢量。
一個(gè)磁化強(qiáng)度為M=M的均勻磁性球體。
經(jīng)過一番運(yùn)算，可以得到，表面束縛電流密度為
的球體，其內(nèi)部B場為：
從H場H的定義式，
所以，在均勻磁化球體內(nèi)部，B場與H場呈相反方向。
磁單極子
磁單極子是，一種，假想的，粒子或粒子類，這粒子，只擁有，一個(gè)磁極，指北極或指南極，換句話說，類似帶電粒子擁有電荷般，磁單極子擁有磁荷。
現(xiàn)今，粒子物理學(xué)對(duì)這概念顯現(xiàn)出大多興趣，特別值得留意的是大統(tǒng)一理論以及超弦理論，它們針對(duì)磁單極子有著眾多預(yù)測，在磁單極子的可存在性質(zhì)或者可能性方面，這些預(yù)測激發(fā)了好些物理學(xué)者強(qiáng)烈的尋找磁單極子之興趣。然而即使全力以赴，物理學(xué)者直至現(xiàn)今，依舊尋覓不到任何磁單極子的一絲蹤跡 。
新的、最近進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn)，自旋冰，也就是spin ice，是一種能夠模擬磁單極子的材料，然而它并不含有真實(shí)的磁單極子。
磁偶極子
假設(shè)一個(gè)平面載流循環(huán)的面積矢量為a、所載電流為
，則其磁偶極矩
的方向，按照右手法則，是大拇指從載流循環(huán)所在平面指出去的方向，其余拇指的指向跟電流的流動(dòng)方向相一致，磁偶極矩的大小等同于電流乘上循環(huán)的面積。用方程來表述，磁偶極矩如下:。
這被稱作電流模型的模型，采用它，能夠較為輕易地尋得角動(dòng)量跟磁矩之間的關(guān)系。愛因斯坦－德哈斯效應(yīng)，是由磁化引發(fā)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象，以及其逆反的巴尼特效應(yīng)，即由旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的磁化現(xiàn)象，這兩種效應(yīng)基本上是在展現(xiàn)角動(dòng)量與磁矩之間的關(guān)系。運(yùn)用巴尼特效應(yīng)，把載流循環(huán)沿著電流方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，會(huì)讓電流增大，進(jìn)而連帶地增大磁矩 。
磁偶極子的磁場
假設(shè)磁偶極矩為
有一個(gè)磁偶極子，它所處的位置是在原點(diǎn)那兒，那么呢，在隨便一個(gè)位置r，這個(gè)磁偶極子的矢勢A呈現(xiàn)出這樣的情況：
其中，
是磁常數(shù)。
這磁偶極子所產(chǎn)生的磁場B為
與電流
有這樣一種情況，電流能夠產(chǎn)生磁場，這里所說的電流，或者是存在于導(dǎo)線內(nèi)部的那種規(guī)規(guī)矩矩的巨觀電流，或者是在原子軌域當(dāng)中運(yùn)動(dòng)著的電子所形成的那種不太容易察覺的微觀電流，而處于外磁場之中的充當(dāng)電流載體的導(dǎo)線，會(huì)實(shí)實(shí)在在地感受到外磁場施加給它的那種磁力。
載流導(dǎo)線所感受到的磁力
假設(shè)電場為零，則作用于移動(dòng)速度為V的電荷q的洛倫茲力是：
對(duì)于線電荷密度為
的載流導(dǎo)線，總洛倫茲力為：
磁化強(qiáng)度
物質(zhì)的磁化程度是由磁化強(qiáng)度M來進(jìn)行描述的，它被定義成單位體積的磁偶極矩，且要用方程來進(jìn)行表示，具體為：
被磁化的程度由磁化強(qiáng)度計(jì)量磁性物質(zhì)，采用國際單位制，磁化強(qiáng)度的單位是安培／米磁場高中物理，其方向是巨觀的平均磁偶極矩的方向，一個(gè)均勻磁鐵的磁矩可憑磁化厚度并相應(yīng)乘以體積而得以獲取，不同于B場，磁化強(qiáng)度僅存于磁性物質(zhì)內(nèi)部，所以，磁化強(qiáng)度場線始于磁極且終結(jié)于磁極 。
符合物理理論的正確計(jì)算方式為，匯總所有致使產(chǎn)生磁化強(qiáng)度的磁偶極子的電流，所獲得的電流稱作束縛電流，這乃磁性物質(zhì)用以生成磁場的源頭 。
磁性物質(zhì)
因外磁場發(fā)揮作用，磁性物質(zhì)會(huì)有磁化強(qiáng)度的響應(yīng)，以及由該磁化強(qiáng)度而產(chǎn)生的磁場的響應(yīng)。此響應(yīng)往往頗為微弱，唯有在外磁場施加作用之際才會(huì)存在。“磁性”這個(gè)術(shù)語專門用以描述這些物質(zhì)怎樣進(jìn)行響應(yīng)，且被用來劃分物質(zhì)的磁相。依據(jù)各類物質(zhì)的磁性表現(xiàn)，能夠分成幾類：
地磁場
地核的外核部分存有熔化的鐵金屬，還有鎳金屬。科學(xué)家覺得，這熔液的對(duì)流運(yùn)動(dòng)能夠產(chǎn)生從東方朝著西方的電流，進(jìn)而產(chǎn)生磁場，也就是“地磁場”。 這種理論被稱作發(fā)電機(jī)論理論。因?yàn)榈卮艌龅拇嬖冢胖迷诘厍虮砻嫒我庖惶幬恢玫闹改厢槪渲副睒O會(huì)指向北方，指向地球的地磁北極。 這一性質(zhì)普遍能夠用來定義磁體的指北極 。假定地球被看作是一塊巨大的磁鐵，緣于異性磁極彼此會(huì)相互吸引，并且同性磁極相互排斥，那么這塊巨大磁鐵的指南極應(yīng)當(dāng)處于地磁北極的附近，它的指北極理應(yīng)處在著地磁南極的附近。
呈現(xiàn)出地磁場磁場線的圖示模樣，在地球表面之中的許許多多位置上面能夠看到，除開南或者北的分量之外，磁場還呈現(xiàn)出顯著的上或者下的分量姿態(tài)。只因地球的磁極和地極并非恰好重復(fù)在一處，故而磁場呈現(xiàn)出些許的東和西的分量狀態(tài)。
地磁場示意圖
旋轉(zhuǎn)磁場
被稱作霍爾效應(yīng)推進(jìn)器的，是一種具備低功率特性的離子推進(jìn)器，當(dāng)太空船進(jìn)入到軌道或者太空之際，能夠運(yùn)用霍爾效應(yīng)推進(jìn)器去推進(jìn)太空船。
生物效應(yīng)
外加磁場針對(duì)生物產(chǎn)生的作用以及影響，被稱作磁場生物效應(yīng)，其有可能是具備益處的，也有可能是帶有危害的。