我国是用文字记载磁现象最早的国家之一。公元前4世纪战国时期成书的《管子》中已有“上有慈石者下有铜金”的描述。这是有关磁石和磁性矿的最早记载。公元前3世纪的《吕氏春秋》中所写的“慈石召铁，或引之也”，描述了磁石吸铁现象。磁现象的应用，在我国古代后魏的《水经注》等书中，就提到秦始皇为了防备刺客行刺，曾用磁石建造阿房宫的北阀门，以阻止身带刀剑的刺客入内。医书上还谈到用磁石吸铁的作用，来治疗吞针。但磁现象早期应用方面，最光辉的成就是指南针的发明和应用，这也是我国对人类所做出的巨大贡献。 我国战国时期就发现了磁体的指南性。最早指南的磁石是一种勺状的，叫司南，它的灵敏度虽很低，但却给人以启示：有一种地磁存在，磁石可以指向。到北宋时期，制成新的指向仪器棗指南鱼。在曾公亮的《武经总要》中详细记载了指南鱼的制造过程。这里有个重大突破，就是采用了磁化的方法，使鱼形铁磁化后，成一个指向仪器。此后，指南针的制造和安装方法在北宋沈括的《梦溪笔谈》中已有明确记载。不久指南针与方位盘结合起来成了罗盘，为航海提供了方便而可靠的指向仪器。后来，我国指南针传入欧洲。到16世纪，欧洲出现了航海罗盘。指南针的发明，推动了航海事业的发展，也为研究地磁三要素创造了条件。
    英国人吉尔伯特在磁的研究方面做出了突出贡献。他的著作《论磁》是人们对磁现象系统研究开始的标志，书是1600年出版的。书中记录了吉尔伯特研究磁现象时所做的各种仪器，及实验过程，也记录了他从实验中所得到的结论。他从磁性“小地球”实验中，根据磁针的排列与指向，提出地球本身是一个大磁体，两极位于地理的北、南两极附近；提出了磁子午线概念；吉尔伯特还说明了磁偏角及地磁倾角的测定方法；铁的磁化及去磁概念；定性的研究磁石的吸引与推斥。这都为磁的进一步研究开拓了道路上，为建立电磁场的理论体系打下了基础；在实践上，开创了电气化时代的新纪元。 法拉第发现电磁感应现象之后，解释了法国科学家阿拉果所做的被称之为“神密的实验——悬挂着的磁体下方放一个可自由转动的圆铜盘，当盘转动时，磁体会转动；反之，磁体转动时铜盘也会转动。法拉第提出磁感线（磁力线）的概念，并第一次绘制了磁感线图。他认为磁感线是代表实在的物质实体；每根磁感线都对应一对磁极。后来又把有磁感线的空间称为“场”。麦克斯韦是英国著名的物理学家，他发展了法拉第的“力线——场”的思想，并把它数学化，提出了描述电磁场运动规律的方程组，预言了电磁波的存在。 德国物理学家赫兹通过实验，令人信服地证明了电磁波的存在。这不仅验证了麦克斯韦电磁场理论的正确，也为无线电技术的建立与发展奠定了基础。 爱因斯坦1905年建立的狭义相对论，第一次把两种自然力——电力与磁力统一起来。近代随着电子计算机的发明，新的磁性材料不断涌现出来。人类的科学技术及物质生产活动与电与磁已密不可分。随着新的磁现象的发现，磁的更深刻的本质的揭露，磁的应用也到18世纪，在磁的研究方面有了新进展。法国物理学家库仑在磁的研究方面也做出突出贡献他参加了法国科学院为设计指向力强、抗干扰性能好的指南针而举行的竞赛活动，并提出丝是指南针的设想，得到磁学奖，在此基础上制成了库仑扭秤。在建立了电荷相互作用的库仑定律同时，得到了磁力的相互作用定律，可以说库仑是静电、静磁学的第一位奠基人。此后，法国数学家、物理学家泊松，在库仑的基础上，提出了磁体间的相互作用的势函数积分方程，把磁的研究发展到定量阶段，但这时电与磁还是分别平行、独立地进行着研究。 丹麦物理学家奥斯特1820年发现了电流的磁效应，在当时的科学界引起巨大的反响和重视，科学家纷纷转向在这方面的讨论和研究，推动了整个电磁学的发展。安培由电流磁效应想到：既然磁体之间有相互作用，电流与磁体间也有作用，那么两个载流导体之间也一定存在着相互作用。他通过一系列实验，找到了电流间相互作用的实验根据，进行了定量研究，于1820年12月4日向科学院提交了一篇论文，提出计算两个电流线元间作用力的公式——安培定律表达式。到1821年初，安培又进一步提出磁性起源的假说，这就是历史上有名的分子电流假说。 安培发现的载流导体间的相互作用，仅在奥斯特发现电流磁效应后的第7天。新的发现的浪潮冲击着整个欧洲。法拉第在新的发现面前，重做了已有的实验，并提出新的研究课题——既然电可以产生磁，为什么磁不可以产生电呢？他开始了磁生电的研究。经过10年的艰苦努力，在大量实验的基础上，发现了电磁感应现象及其所遵循的规律。 电磁感应现象的发现是具有划时代意义的，法拉第把电与磁长期分立的两种现象最后联结在一起，揭露出电与磁的本质的联系，找到了机械能与电能之间的转化方法。在理论上，为建立电磁场的理论体系打下了基础；在实践上，开创了电气化时代的新纪元。 法拉第发现电磁感应现象之后，解释了法国科学家阿拉果所做的被称之为“神密的实验——悬挂着的磁体下方放一个可自由转动的圆铜盘，当盘转动时，磁体会转动；反之，磁体转动时铜盘也会转动。法拉第提出磁感线（磁力线）的概念，并第一次绘制了磁感线图。他认为磁感线是代表实在的物质实体；每根磁感线都对应一对磁极。后来又把有磁感线的空间称为“场”。麦克斯韦是英国著名的物理学家，他发展了法拉第的“力线——场”的思想，并把它数学化，提出了描述电磁场运动规律的方程组，预言了电磁波的存在。 德国物理学家赫兹通过实验，令人信服地证明了电磁波的存在。这不仅验证了麦克斯韦电磁场理论的正确，也为无线电技术的建立与发展奠定了基础。 爱因斯坦1905年建立的狭义相对论，第一次把两种自然力——电力与磁力统一起来。近代随着电子计算机的发明，新的磁性材料不断涌现出来。人类的科学技术及物质生产活动与电与磁已密不可分。随着新的磁现象的发现，磁的更深刻的本质的揭露，磁的应用也将展现出新的局面。

    为什么钢能变成永磁体而铁不能？
    永磁体是在外加磁场去掉后，仍能保留一定剩余磁化强度的物体。要使这样的物体剩余磁化强度为零，磁性完全消除，必须加反向磁场。使铁磁质完全退磁所需要的反向磁场的大小，叫铁磁质的矫顽力。钢与铁都是铁磁质，但它们的矫顽力不同，钢具有较大的矫顽力，而铁的矫顽力较小。这是因为在炼钢过程中，在铁中加了碳、钨、铬等元素，炼成了碳钢、钨钢、铬钢等。碳、钨、铬多元素的加入，使钢在常温条件下，内部存在各种不均匀性，如晶体结构的不均匀、内应力的不均匀、磁性强弱的不均匀等。这些物理性质的不均匀，都使钢的矫顽力增加。而且在一定范围内不均匀程度愈大，矫顽力愈大。但这些不均匀性并不是钢在任何情形下都具有的或已达到的最好状态，为使钢的内部不均匀性达到最佳状态，必须要进行恰当的热处理或机械加工。例如，碳钢在熔炼状态下，磁性和普通铁差不多；它从高温淬炼后，不均匀才迅速增长，才能成为永磁材料。若把钢从高温度 慢慢冷却下来，或把已淬炼的钢在六、七百摄氏度熔炼一下，其内部原子有充分时间排列成一种稳定的结构，各种不均匀性减小，于是矫顽力就随之减小，它就不再成为永磁材料了。 钢或其他材料能成为永磁体，就是因为它们经过恰当地处理、加工后，内部存在的不均匀性处于最佳状态，矫顽力最大。铁的晶体结构、内应力等不均匀性很小，矫顽力自然很小，使它磁化或去磁都不需要很强的磁场，因此，它就不能变成永磁体。通常把磁化和去磁都很容易的材料，称为“软”磁性材料。“软”磁性材料不能作永磁体，铁就属于这种材料。

    地磁场的三要素
    地球是个大磁体，在地球周围空间存在着磁场，即地磁场。实验证明，地磁极和地理的南北极并不完全相合，而且地磁场磁感线的两个汇集点并不在地面上，而是在地面下。它们间的距离比地球直径短，而且两个磁极的连线不经过地心。 由于地球的磁极与地理两极并不相合，所以磁针所指的南北方向仅仅是近似的。磁针静止时所指的方向跟实际南北方向之间的夹角叫磁偏角，用φ表示，如图8－4所示。各地的φ值不同。
    地磁场的磁感线一般不与地面平行，而与水平面交成一定的角度，这个角叫磁倾角，用θ表示，它可以用磁倾测量仪测出来。各地磁倾角不同，在地磁极处，θ=90°。磁偏角和磁倾角只能确定地磁场的方向，而不能表明地磁场强弱。磁场的强弱是用磁感应强度表示的，它的方向就是磁感线的切线方向。某一点处磁感应强度的水平分量很容易测量，通常就用水平强度来表示某处地磁场的强弱。知道了某地的磁偏角、磁倾角和水平强度，该点的地磁场就完全了解了。所以这三个量叫做地磁场的三要素。
论磁场的研究在生产和科学上都有重大意义。例如地磁异常现象可以帮助找矿，因为地磁异常往往是因为地下埋藏着大量的磁铁矿引起的。又如地震也往往伴随着地磁异常现象。因此测量地磁的变化是预测地震的一个重要手段。

    铁氧体
    铁氧体是一种具有铁磁性的金属氧化物。就电特性来说，铁氧体的电阻率比金属、合金磁性材料大得多，而且还有较高的介电性能。铁氧体的磁性能还表现在高频时具有较高的磁导率。因而，铁氧体已成为高频弱电领域用途广泛的非金属磁性材料。由于铁氧体单位体积中储存的磁能较低，饱含磁化强度也较低（通常只有纯铁的1／3～1／5），因而限制了它在要求较高磁能密度的低频强电和大功率领域的应用。
    铁氧体磁性材料按磁化性质和用途可分为如下几类：
    （1）铁氧体软磁材料。这类材料在较弱的磁场下，易磁化也易退磁，如锌铬铁氧体和镍锌铁氧体等。软磁铁氧体是目前用途广，品种多，数量大，产值高的一种铁氧体材料。它主要用作各种电感元件，如滤波器磁芯、变压器磁芯、无线电磁芯，以及磁带录音和录像磁头等，也是磁记录元件的关键材料。
    （2）铁氧体硬磁材料。铁氧体硬磁材料磁化后不易退磁，因此，也称为永磁材料或恒磁材料。如钡铁氧体、锶铁氧体等。它主要用于电信器件中的录音器、拾音器、扬声器、各种仪表的磁芯等。
    （3）铁氧体旋磁材料。磁性材料的旋磁性是指在两个互相垂直的稳恒磁场和电磁波磁场的作用下，平面偏振的电磁波在材料内部虽然按一定的方向传播，但其偏振面会不断地绕传播方向旋转的现象。金属、合金材料虽然也具有一定的旋磁性，但由于电阻率低、涡流损耗太大，电磁波不能深入其内部，所以无法利用。因此，铁氧体旋磁材料旋磁性的应用，就成为铁氧体独有的领域。旋磁材料大都与输送微波的波导管或传输线等组成各种微波器件。主要用于雷达、通信、导航、遥测等电子设备中。
    （4）铁氧体矩磁材料。这是指具有矩形磁滞回线的铁氧体材料。它的特点是，当有较小的外磁场作用时，就能使之磁化，并达到饱和，去掉外磁场后，磁性仍然保持与饱和时一样。如镁锰铁氧体，银锰铁氧体等就是这样。这种铁氧体材料主要用于各种电子计算机的存储器磁芯等方面。
    （5）铁氧体压磁材料。这类材料是指磁化时在磁场方向作机械伸长或缩短的铁氧体材料，如镍锌铁氧体，镍铜铁氧体和镍铬铁氧体等。压磁材料主要用作电磁能与机械能相互转化的换能器，作磁致伸缩元件用于超声.

    磁性材料的应用
    磁性材料的应用很广泛，可用于电声、电信、电表、电机中，还可作记忆元件、微波元件等。可用于记录语言、音乐、图像信息的磁带，计算机的磁性存储设备、乘客乘车的凭证和票价结算的磁性卡等。下面着重谈磁带上所用的磁性材料和作用原理。
我们知道，硬磁性材料被磁化以后，还留有剩磁，剩磁的强弱和方向随磁化时磁性的强弱和方向而定。录音磁带是由带基、粘合剂和磁粉层组成。带基一般采用聚碳酸脂或氯乙烯等制成。磁粉是用剩磁强的yFe。O。或CrO。细粉。录音时，是把与声音变化相对应的电流，经过放大后，送到录音磁头的线圈内，使磁头铁芯的缝隙中产生集中的磁场。随着线圈电流的变化，磁场的方向和强度也作相应的变化。当磁带匀速地通过磁头缝隙时，磁场就穿过磁带并使它磁化。由于磁带离开磁头后留有相应的剩磁，其极性和强度与原来的声音相对应。磁带不断移动，声音也就不断地被记录在磁带上。
    放音时、将已录音的磁带以录音时同样的速度紧贴着放音磁头缝隙前进。磁头铁芯是用高导磁率铁氧体软磁材料制成的，它对磁通阻力很小。因此，磁带上所录的音频剩磁通，容易通过磁头铁芯而形成回路。磁带上的剩磁通在放音磁头线圈上感应出一个与剩磁通变化规律相同的感应电动势。再经过放音放大器放大后，送去推动扬声器，磁带上所录下的音频信号使还原成原来的声音。
    录像磁带与录音磁带所用的材料及作用原理基本相同，不过录音记录的是代表声音的电信号，而录像记录的是代表景物的电视信号。电视信号中不但有声音信号还有图像信号。录像磁带与录音磁带相比，录像磁带记录的密度很高，因为录像磁带记录波长是微米数量级，为在这波长范围能有充分的灵敏度和信噪比，磁性体粒度必须小，磁性层表面必须平滑。而且磁性层表面的耐磨性必须好，才能在同磁头的高速摩擦以及同磁带的输送系统的固定部分摩擦条件下使用。为此，所使用的粘合剂必须耐热、耐摩。
    应用于计算机磁性存储设备和作为乘客乘车的凭证和票价结算的磁性卡所用的磁性材料及作用原理，同磁带所用的磁性材料及作用原理基本相同，只是用处不同而已。在磁性卡上有一窄条磁带，当你乘地铁从甲站到乙站时，在甲站向仪器中投入从甲站到乙站的票钱（硬币），之后投出一张磁性卡，在投出这张磁性卡的过程中已录上了到乙站下车的磁记录，拿这张磁性卡乘车到乙站后投入到仪器中，门开，出站。如果没在乙站下车，而是在比乙站远的丙站下车，投入的硬币不够，出站门不开。要拿磁性卡补票后才能出站。
    在乙站或丙站投入磁性卡的过程，就是磁记录经过磁头变成电信号的过程。再用电信号控制站门开关。
    电机的铁芯所用的磁性材料一般用硬磁铁氧体，这些材料的特点是磁化后不易退磁。对磁通的阻力小。

    超导磁悬浮高速列车
目前，世界上最快的列车速度为210km/h，为进一步提高时速，必须采取车辆与地面轨道脱离接触的途径。为了使车辆悬浮起来，可以采用超导磁体或常规磁体的磁场悬浮。但后者在实际应用时存在着克服不了的困难，只有耗能少，体积小，重量轻的超导磁体才能达到目的。
    超导磁悬浮是在车辆底部安装超导磁体，在轨道上埋设一些闭合的铝环，整个列车由埋在地下的直线电机来驱动。当列车开始运行后，超导磁体产生的磁场将在铝环内产生感应电流。由于铝环不是超导的，所以，感生电流要衰减。但是，当列车的运动速度足够快（大于120km／h），使磁体所在的位置处铝环内电流还来不及明显的衰减，由于磁场和电流之间的相互作用，产生一个向上的“浮力”，当“浮力”大于列车的自重时，列车就被悬浮起来（离开轨道10cm）。列车停止时，环内无感应电流，故在开车和停车时仍需车轮。 当超导列车悬浮前进时，只受空气阻力，时速可达550km／h。

   奥斯特
   奥斯特（1777～1851）是丹麦物理学家。1777年生于丹麦兰格兰岛的罗得考宾市。受父亲的影响，奥斯特很早就对药物学、化学实验、物理学有浓厚的兴趣。1794年，他考入哥本哈根大学，攻读医学、哲学和自然科学。1806年，奥斯特应聘任哥本哈根大学物理、自然哲学教授。1819年冬，奥斯特在哥本哈根为一些科学工作者讲授电磁学方面的问题，当时他正在研究电流对磁针是否有作用的课题，但一直没有什么成效。1820年的一天，他突然想到以前的实验总是把电流的磁力想成是纵向力，是否这就是失败的原因呢？他猜测电流对磁针的作用力可能是横向的。一天他在讲课快结束时突然来了“灵感”，对听众说：“让我把导线与磁针平行放置来试试看！”于是在课堂上进行了这样一个实验：讲桌上放置一个伏打电难，用金属丝把它的两极连起来，并将一个小磁针与导线平行地放置在导线的下方，在接通电源一瞬间，小磁针出人意料地转动了，并在垂直于导线的方向停了下来。教室的听众对此无动于衷，而奥斯特却激动万分。课后他留在教室里，进一步核对他刚刚发现的这个不寻常的现象。起初他想磁针的运动也许是因为电流使导线变热而产生的空气流动所引起的。为检验这一点，他把一块硬纸板放在导线与磁针之间以阻挡气流，但是毫无变化，现象仍与先前一样。然后他把伏打电堆转了180°，使导线中的电流反向，结果磁针也转了180°，磁针的北极指向了原来南极所指的方向。奥斯特抓住了小磁针的这一动，接着进行了3个月的连续实验，终于在1820年7月21日在法国杂志《化学与物理学年鉴》上发表了他的论文。该杂志不仅破例给以全文发表，还加上了这样不同寻常的按语：“年鉴的读者都知道，本刊从不轻易支持宣称有惊人发现的报告，至今我们都因为能够坚持这一方针而自诩。但是，至于说到奥斯特先生的文章，则其所得结果无论显得多么奇特，都有极详细的记录为证，以至无任何怀疑其谬误的余地。”这说明电流的磁效应的发现，在当时的科学界中，引起多么大的震惊和重视。奥斯特的这一伟大发现，被作为划时代的一页载入了史册。为了纪念他，从1934年起，磁场强度单位命名为奥斯特。

    法拉第
    法拉第（1791～1867）是英国物理学家。他在1791年生于伦敦附近一个铁匠的家里。由于家里太穷，只念了很短时间的小学，13岁就开始干活谋生，在一家书店里当了7年装订工。在这7年中，他抓紧点滴时间，充分利用书店的条件，阅读了大量科学书籍，特别是对化学和电学产生了浓厚的兴趣。学徒生活尽管贫困，但他每周总要花上几个便士，买些材料，做一些花费得起的电学实验。他发现了电解现象。书店的学徒期满时，他的最大愿望是去著名化学家戴维那里工作。法拉第在当学徒时，曾多次听过戴维的学术讲演，并作了非常详细的笔记。在他学徒期满之际，给戴维寄去了一封信，希望能去他那里找到一份工作，同时随信附上了整理好的装订成册的听课笔记以及精美的插图。戴维为他的真诚深深打动。戴维向大英皇家学会的总监建议雇用这个年轻人。总监说：“让他涮瓶子吧！要是他不干，就说明他毫无用处。”法拉第答应了这个条件。在他以后的45年中，一直留在皇家学会工作。先是当戴维的助手，后来成为他的合作者。戴维去世后，他成了继任者。
    1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，这件电磁学发展史上的大事，震动了法拉第。法拉第确信客观事物本身应该是对称的，既然电能产生磁，反过来，磁也应该能产生电。1821～1831年间，他做了大量实验，终于发现了电磁感应现象。法拉第从开始实验到发现电磁感应现象，并找出其中的规律，经历了失败、试验，再失败、再试验，相当艰苦的过程，断断续续地研究了将近10年，才在1831年8月29日的日记中写下了成功的记录。最初，法拉第试图从一根邻近通电导体或一块静止的磁铁的导线中获得电流，结果却接连遭到失败。他从失败中不断吸取教训，总结经验，不断改进实验装置和实验条件。后来，法拉第在实验中，为了加强电流间的作用，把两根直导线绕成螺旋线；为了加强电流的磁场，把两根螺旋导线绕在一个铁环上。在实验中，法拉第偶然发现，每当接通或断开通电线圈的电源时，另一个线圈会产生瞬间电流。法拉第对他最初的实验在日记中是这样记载的：“用7／8英寸的软铁棒，制成一个外径为6英寸的圆环，在环的一边（A边）用三段纱包铜线缠绕在环上，它们可以接成一根，也可以三根单独使用，这三根导线彼此是绝缘的，隔开一定距离。在另一半（B边）绕有两根导线，绕线情况与上述相同。”他用一根长导线把B边线圈的两端连接起来，并把长导线的一段架于离线圈3英尺远的一个磁针的正上方。他发现，当电池与A边线圈接通时，小磁针立即产生明显摆动，最后又稳定在原来位置上。当切断A边与电池的连接时，小磁针再次出现摆动。法拉第在1831年8月29目的日记中详细地记录了第一次成功地观察到的电磁感应现象。在此基础上，他还记录了用这个绕有铜线的铁环所做的其他实验和新的发现。
    法拉第并未满足已发现的现象，他进一步提出新的问题：铁环是必需的吗？线圈A是必需的吗？电流的磁效应是一种稳定效应，电磁感应似乎也应当是一种稳定效应。那么，用什么方法能产生持续电流呢？法拉第又花了将近一年时间，作了各种实验，把产生电磁感应的条件概括为：（1）变化的电流；（2）变化的磁场；（3）运动的稳恒电流；（4）运动的磁铁；（5）在磁场中运动的导体。在此基础上，找到了产生电磁感应现象的基本条件，就是二次电路棗B线圈中磁感线数量的变化。这个结论，被称为法拉第电磁感应定律。
    电磁感应现象的发现，具有划时代的意义。它把电与磁两种现象最后联结起来了。在实际方面，找到了机械能转化为电能的方法，开创了电气化时代的新纪元；在理论上，为建立电磁场的理论体系打下了基础。像法拉第这样出身清苦，没有受到过正规教育的人，经过自己的顽强努力，登上了当时科学的高峰，为科学作出了巨大的贡献,这在历史上是罕见的。