磁學(xué)是研究靜磁和電磁現(xiàn)象，以及物質(zhì)磁性及其應(yīng)用的學(xué)科。磁現(xiàn)象是我們?nèi)粘Ｉ钪泻艹Ｒ?jiàn)的一種物理現(xiàn)象，兩塊鄰近的永磁體間的相吸或相斥的力可以用手很容易的感覺(jué)到。
有些天然鐵礦石在采出時(shí)就呈現(xiàn)永磁性，古人稱它為“慈石”，意為慈愛(ài)的石頭，隱含了它能吸鐵的特性。這名詞后來(lái)逐漸演化為“磁石”，俗稱“吸鐵石”。
在中國(guó)的《管子》一書(shū)中已有磁石和磁石引鐵的記載，這應(yīng)當(dāng)不會(huì)晚于戰(zhàn)國(guó)后期，即公元前四至前三世紀(jì)。漢初劉安(公元前179～前122)的《淮南子·覽冥篇》中有“若以慈石之能連鐵也，而取其引瓦，則難矣……”的記載。東漢王充(公元27～約97)的《論衡·亂龍篇》中有“頓牟攝芥，慈石引針……”(頓牟即琥珀；芥指芥菜子，統(tǒng)喻干草、紙等的微小屑末)的記述。這些都是以磁石引鐵作為比喻，來(lái)說(shuō)明哲學(xué)或科學(xué)觀點(diǎn)的記述，因此所舉的事例必是當(dāng)時(shí)一般的讀者所熟悉的。
歐美的有關(guān)科技文獻(xiàn)常把磁石吸鐵的記載遠(yuǎn)溯到古希臘的泰勒斯時(shí)期，但這是根據(jù)亞里士多德的轉(zhuǎn)述。根據(jù)這些記述可以認(rèn)為，西方關(guān)于磁的最早記述始于公元前500年左右。
指南針是中國(guó)古代的四大發(fā)明之一，這在中國(guó)已是歷史常識(shí)了。從磁石引鐵的發(fā)現(xiàn)到指南針的發(fā)明和應(yīng)用要經(jīng)過(guò)一系列的觀察、實(shí)驗(yàn)和工藝改進(jìn)，這是一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的歷史時(shí)期。
公元1044年，北宋曾公亮、丁度等修撰的《武經(jīng)總要》中有應(yīng)用磁石的水浮型指南針制法的敘述；沈括的《夢(mèng)溪筆談》也記述了用絲懸起的或硬滑支點(diǎn)(如碗的邊緣)平衡著的鐵針做的實(shí)驗(yàn)，并說(shuō)明鐵針?biāo)覆皇钦隙⑵珫|；略晚于沈括的朱或所著的《萍洲可談》(約于公元1119年問(wèn)世)則已提到廣州海船在陰晦天氣用指南針航海。
在歐洲，公元1190年以前沒(méi)有一點(diǎn)關(guān)于磁石能指方向的史料，而在這一年航行于地中海的船上卻確有了指南針，很可能是由那時(shí)期進(jìn)行中國(guó)和阿拉伯間貿(mào)易的海船傳去的。英國(guó)科學(xué)家吉伯認(rèn)為它是由馬可波羅(1254～1324)或其同時(shí)代人帶回的，這樣反而把這事推后了一個(gè)世紀(jì)。
法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵鲇?785年確立了靜電荷間相互作用力的規(guī)律──庫(kù)侖定律之后，又對(duì)磁極進(jìn)行了類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)而證明：同樣的定律也適用于磁極之間的相互作用。
丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特在1820年發(fā)現(xiàn)，一條通過(guò)電流的導(dǎo)線會(huì)使其近處?kù)o懸著的磁針偏轉(zhuǎn)，顯示出電流在其周?chē)目臻g產(chǎn)生了磁場(chǎng)，這是證明電和磁現(xiàn)象密切結(jié)合的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。緊接著，法國(guó)物理學(xué)家安培等的實(shí)驗(yàn)和理論分析，闡明了載著電流的線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，以及電流線圈間相互作用著的磁力。
奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁場(chǎng)后不久，有些物理學(xué)家就想到是否有些物質(zhì)(如鐵)所表現(xiàn)的宏觀磁性也來(lái)源于電流。那時(shí)還未發(fā)現(xiàn)電子，但關(guān)于物質(zhì)構(gòu)造的原子論已有不小的發(fā)展。安培首先提出，鐵之所以顯現(xiàn)強(qiáng)磁性是因?yàn)榻M成鐵塊的分子內(nèi)存在著永恒的電流環(huán)，這種電流沒(méi)有像導(dǎo)體中電流所受到的那種阻力，并且電流環(huán)可因外來(lái)磁場(chǎng)的作用而自由地改變方向。這種電流在后來(lái)的文獻(xiàn)中被稱為“安培電流”或分子電流。
繼安培之后，韋伯對(duì)物質(zhì)磁性的理論又作了不少發(fā)展。雖然這些理論離現(xiàn)代理論尚遠(yuǎn)，但在今天對(duì)磁性物質(zhì)的本質(zhì)作初步描述時(shí)，仍基本上根據(jù)安培的概念。
除了古時(shí)已知道的磁鐵礦和鐵外，人們?cè)趦汕Ф嗄曛羞€沒(méi)有發(fā)現(xiàn)其他具有強(qiáng)磁性的物質(zhì)。發(fā)現(xiàn)鈷(1733)和鎳(1754)后不久就知道它們也像鐵那樣具有強(qiáng)磁性。至于一般的物質(zhì)在較強(qiáng)磁場(chǎng)作用下能否多少表現(xiàn)一點(diǎn)磁性，則直到法拉第在老年時(shí)期才有系統(tǒng)的觀察。英國(guó)工程師斯特金于1824年創(chuàng)制了電磁體，故那時(shí)實(shí)驗(yàn)室可有較強(qiáng)的磁場(chǎng)設(shè)備，但法拉第在需要高度穩(wěn)定的磁場(chǎng)時(shí)仍用了大的永磁體。
法拉第測(cè)量了樣品在不均勻磁場(chǎng)中被磁化時(shí)所受到的力，這個(gè)方法后來(lái)有了不少改進(jìn)，至今仍廣泛用于觀測(cè)弱磁物質(zhì)的磁化率，也用于觀測(cè)鐵等強(qiáng)磁物質(zhì)的飽和磁化強(qiáng)度。
法拉第發(fā)現(xiàn)，一般的物質(zhì)在較強(qiáng)磁場(chǎng)作用下都顯示一定程度的磁性，只是除了極少數(shù)像鐵那樣的強(qiáng)磁性物質(zhì)外，一般物質(zhì)的磁化率的絕對(duì)值都是很小的。它們又可分為兩類(lèi)：一類(lèi)物質(zhì)的磁化率是負(fù)的，稱之為抗磁性物質(zhì)。這些物質(zhì)在磁場(chǎng)中獲得的磁矩方向與磁場(chǎng)方向相反，故在不均勻磁場(chǎng)中被推向磁場(chǎng)減弱的方向，即被磁場(chǎng)排斥；另一類(lèi)物質(zhì)的磁化率是正的，在不均勻磁場(chǎng)中被推向磁場(chǎng)增強(qiáng)的方向，即被磁場(chǎng)吸引，法拉第稱它們?yōu)轫槾判晕镔|(zhì)。像鐵那樣強(qiáng)的磁性顯然是特殊的，應(yīng)另屬一類(lèi)，后來(lái)稱為鐵磁性。這樣，在法拉第以后的近百年中，物質(zhì)的磁性分三大類(lèi)。
1895年，法國(guó)物理學(xué)家居里發(fā)表了他對(duì)三類(lèi)物質(zhì)的磁性的大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果，他認(rèn)為：抗磁體的磁化率不依賴于磁場(chǎng)強(qiáng)度且一般不依賴于溫度；順磁體的磁化率不依賴于磁場(chǎng)強(qiáng)度而與絕對(duì)溫度成反比(這被稱為居里定律)；鐵在某一溫度(后被稱為居里點(diǎn))以上失去其強(qiáng)磁性。
19世紀(jì)30年代初，法國(guó)物理學(xué)家奈耳從理論上預(yù)言了反鐵磁性，并在若干化合物的宏觀磁性方面獲得了實(shí)驗(yàn)證據(jù)。1948年他又對(duì)若干鐵和其他金屬的混合氧化物的磁性與鐵磁性的區(qū)別作了詳細(xì)的闡釋?zhuān)⒎Q這類(lèi)磁性為亞鐵磁性。于是就有了五大類(lèi)磁性。最近十多年來(lái)又有些學(xué)者提出了幾種磁性的新名稱，但這些都屬于鐵磁性的分支。
法國(guó)物理學(xué)家朗之萬(wàn)于1905年提出了抗磁性和順磁性的經(jīng)典理論，但十多年后范列文證明，朗之萬(wàn)理論中的某些假設(shè)不合于經(jīng)典統(tǒng)計(jì)力學(xué)原理，及至原子結(jié)構(gòu)的量子論模型興起后，朗氏的假設(shè)又成為可允許的。今天對(duì)這兩種磁化率的粗淺理論公式已經(jīng)過(guò)量子力學(xué)的改正，但還保留著朗之萬(wàn)理論的基本形式。
磁學(xué)的內(nèi)容
一個(gè)永磁體與另一個(gè)永磁體能夠不接觸而互相施加力，人們?cè)?jīng)稱這樣的現(xiàn)象為超距作用。近代的物理學(xué)家為了解釋電荷之間的和永磁體之間的相互作用力引入了“場(chǎng)”的概念：在一個(gè)永磁體周?chē)目臻g中存在著一個(gè)磁場(chǎng)，使處于這空間中任何位置的另一個(gè)永磁體受到磁場(chǎng)所施加力的作用，同時(shí)第二個(gè)永磁體所產(chǎn)生的磁場(chǎng)也對(duì)第一個(gè)永磁體施加著反作用力。因?yàn)榱κ鞘噶?，所以磁?chǎng)是矢量場(chǎng)。許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)都證明，磁場(chǎng)是真實(shí)的存在。
一塊鐵被一個(gè)永磁體吸一段時(shí)間以后，就被永磁體附近的較強(qiáng)的磁場(chǎng)所“磁化”，也成為一個(gè)永磁體了，有時(shí)也稱磁化一個(gè)物體的作用力為“磁化力”。一般的鐵塊在從磁場(chǎng)較強(qiáng)的地方移到磁場(chǎng)很弱的地方就失掉其磁化了的狀態(tài)稱為“去磁”或“退磁”。容易磁化、也容易去磁的材料通稱為軟磁材料，成分近于純鐵的低碳鋼就是一個(gè)例子；難于磁化、也不易去磁的材料通稱為硬磁或永磁體材料，淬火了的、含碳和錳各約1%的鐵就是最低級(jí)的硬磁材料。兩個(gè)永磁體之間的相互作用也就是它們的磁極之間通過(guò)磁場(chǎng)的相互作用。
每一個(gè)永磁體都有兩個(gè)性質(zhì)不同的磁極，通常利用永磁體能指示南北方向，稱指北的一極為N極，指南的一極為S極；同名極相斥，異名極相吸。
歷曾把永磁體與帶電物體相類(lèi)比而設(shè)想磁極是由“磁荷”的分布形成的。不過(guò)，這完全是一種類(lèi)比，實(shí)質(zhì)上磁荷并不存在，而是作為一個(gè)等效物而引入的。磁極總是以異名的一對(duì)出現(xiàn)在同一磁體上，兩個(gè)極從來(lái)不能分離而獨(dú)立存在。把一條永磁棍截成兩段，就會(huì)得到兩個(gè)短一些的永磁棍，各段新形成的一端上出現(xiàn)一個(gè)與該段原有磁極異名的新磁極。
細(xì)而長(zhǎng)的永磁棍的磁極與粗而短的永磁棍的相比，細(xì)永磁棍的磁場(chǎng)較為集中在棍端很小的區(qū)域內(nèi)。對(duì)于距一個(gè)極足夠遠(yuǎn)的點(diǎn)，該極近似于一個(gè)“點(diǎn)磁荷”。如果磁棍很長(zhǎng)，兩個(gè)極相距很遠(yuǎn)，則與被觀察著的極比較，另一極所貢獻(xiàn)的磁場(chǎng)可以被視為一小修正項(xiàng)。因此，用細(xì)長(zhǎng)的永磁棍作樣品，就可以對(duì)不同磁棍上的兩個(gè)極的相互作用力進(jìn)行精密的定量觀測(cè)。
用細(xì)絲懸著的小永磁棍實(shí)質(zhì)上是一個(gè)指南針。在四周沒(méi)有磁性物體和電流的影響時(shí)，指南針的靜止方位接近平行地理子午線，故有“指南”之稱。地球兩個(gè)磁極的中心各位于地理的南、北兩極的附近。在靜止位置，指南針北端的磁極稱為“指北極”，簡(jiǎn)稱“北極”，南端的為“指南極”，簡(jiǎn)稱“南極”。按這定名法，在地理北極附近的地磁極是磁南極，而在地理南極附近的地磁極是磁北極。
磁針可以用于測(cè)定磁通量密度。在一磁場(chǎng)中，磁針在其平衡方向左右的小幅擺動(dòng)(振蕩)的周期是與磁通量的二次方根成反比的，故比較磁針?lè)謩e在兩個(gè)磁場(chǎng)中振蕩的周期或頻率即可求得兩磁通量值之比。如磁針的磁矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是已知的，則可以一次測(cè)定磁通量的絕對(duì)值。
抗磁性的基本來(lái)源是電磁感應(yīng)。電磁感應(yīng)是法拉第的重大發(fā)現(xiàn)：圍繞著隨時(shí)間變化著的磁通量，有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(或即電場(chǎng))產(chǎn)生，故能在導(dǎo)線電路中產(chǎn)生電流或在大塊導(dǎo)體中產(chǎn)生渦流。這里感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)感應(yīng)起它們的磁場(chǎng)變化起著反抗作用，這就是楞次定律。
尋常導(dǎo)體中因有電阻，在穩(wěn)恒磁場(chǎng)的建立過(guò)程中感應(yīng)產(chǎn)生的電流很快被消耗掉，它們只有在瞬時(shí)，電磁感應(yīng)對(duì)原子或分子內(nèi)運(yùn)動(dòng)著的電子也有類(lèi)似的作用?？梢?jiàn)，一切物質(zhì)都有一定的抗磁性，只因它很微弱，易被其他磁性所掩蔽。
顯示抗磁性的物質(zhì)的原子、離子或分子中的電子在基態(tài)都是成對(duì)的配合了的，它們的自旋磁矩和軌道磁矩各互相抵消。
超導(dǎo)電性材料在外磁場(chǎng)中被冷至其臨界溫度以下時(shí)，體內(nèi)即產(chǎn)生電流，把體內(nèi)磁通量全部排至體外，這就是邁斯納效應(yīng)。所以超導(dǎo)體也被稱為完全的抗磁體。
順磁性可粗分為強(qiáng)、弱和很弱三種，三者各有不同的來(lái)源。過(guò)渡金屬，即周期表中鐵、鈀、稀土鉑、鈾等元素的化合物(主要是鹽類(lèi))的晶體或溶液大多表現(xiàn)強(qiáng)順磁性，其明顯的特點(diǎn)是磁化率較強(qiáng)地依賴于溫度。
鐵磁性物質(zhì)的最明顯的特點(diǎn)是易于磁化，它的磁化率比強(qiáng)順磁物質(zhì)要高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，并隨磁場(chǎng)強(qiáng)度而變。磁化強(qiáng)度有飽和現(xiàn)象，即在一定溫度下達(dá)到某強(qiáng)度時(shí)有不再隨磁場(chǎng)的增強(qiáng)而增的趨勢(shì)。
鐵磁材料在不很強(qiáng)的磁場(chǎng)范圍的磁性觀測(cè)一般不用法拉第、居里等方法而用感應(yīng)法?，F(xiàn)代化的振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)等在原理上也屬于感應(yīng)法。
溫度對(duì)鐵磁性的影響很大。鐵的強(qiáng)磁性隨溫度上升而減弱，這一轉(zhuǎn)變溫度時(shí)消失。這轉(zhuǎn)變溫度后來(lái)被稱為居里溫度或居里點(diǎn)。純鐵的居里點(diǎn)為1043K。
有些天然鐵礦石在采出時(shí)就呈現(xiàn)永磁性，古人稱它為“慈石”，意為慈愛(ài)的石頭，隱含了它能吸鐵的特性。這名詞后來(lái)逐漸演化為“磁石”，俗稱“吸鐵石”。
在中國(guó)的《管子》一書(shū)中已有磁石和磁石引鐵的記載，這應(yīng)當(dāng)不會(huì)晚于戰(zhàn)國(guó)后期，即公元前四至前三世紀(jì)。漢初劉安(公元前179～前122)的《淮南子·覽冥篇》中有“若以慈石之能連鐵也，而取其引瓦，則難矣……”的記載。東漢王充(公元27～約97)的《論衡·亂龍篇》中有“頓牟攝芥，慈石引針……”(頓牟即琥珀；芥指芥菜子，統(tǒng)喻干草、紙等的微小屑末)的記述。這些都是以磁石引鐵作為比喻，來(lái)說(shuō)明哲學(xué)或科學(xué)觀點(diǎn)的記述，因此所舉的事例必是當(dāng)時(shí)一般的讀者所熟悉的。
歐美的有關(guān)科技文獻(xiàn)常把磁石吸鐵的記載遠(yuǎn)溯到古希臘的泰勒斯時(shí)期，但這是根據(jù)亞里士多德的轉(zhuǎn)述。根據(jù)這些記述可以認(rèn)為，西方關(guān)于磁的最早記述始于公元前500年左右。
指南針是中國(guó)古代的四大發(fā)明之一，這在中國(guó)已是歷史常識(shí)了。從磁石引鐵的發(fā)現(xiàn)到指南針的發(fā)明和應(yīng)用要經(jīng)過(guò)一系列的觀察、實(shí)驗(yàn)和工藝改進(jìn)，這是一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的歷史時(shí)期。
公元1044年，北宋曾公亮、丁度等修撰的《武經(jīng)總要》中有應(yīng)用磁石的水浮型指南針制法的敘述；沈括的《夢(mèng)溪筆談》也記述了用絲懸起的或硬滑支點(diǎn)(如碗的邊緣)平衡著的鐵針做的實(shí)驗(yàn)，并說(shuō)明鐵針?biāo)覆皇钦隙⑵珫|；略晚于沈括的朱或所著的《萍洲可談》(約于公元1119年問(wèn)世)則已提到廣州海船在陰晦天氣用指南針航海。
在歐洲，公元1190年以前沒(méi)有一點(diǎn)關(guān)于磁石能指方向的史料，而在這一年航行于地中海的船上卻確有了指南針，很可能是由那時(shí)期進(jìn)行中國(guó)和阿拉伯間貿(mào)易的海船傳去的。英國(guó)科學(xué)家吉伯認(rèn)為它是由馬可波羅(1254～1324)或其同時(shí)代人帶回的，這樣反而把這事推后了一個(gè)世紀(jì)。
法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵鲇?785年確立了靜電荷間相互作用力的規(guī)律──庫(kù)侖定律之后，又對(duì)磁極進(jìn)行了類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)而證明：同樣的定律也適用于磁極之間的相互作用。
丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特在1820年發(fā)現(xiàn)，一條通過(guò)電流的導(dǎo)線會(huì)使其近處?kù)o懸著的磁針偏轉(zhuǎn)，顯示出電流在其周?chē)目臻g產(chǎn)生了磁場(chǎng)，這是證明電和磁現(xiàn)象密切結(jié)合的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。緊接著，法國(guó)物理學(xué)家安培等的實(shí)驗(yàn)和理論分析，闡明了載著電流的線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，以及電流線圈間相互作用著的磁力。
奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁場(chǎng)后不久，有些物理學(xué)家就想到是否有些物質(zhì)(如鐵)所表現(xiàn)的宏觀磁性也來(lái)源于電流。那時(shí)還未發(fā)現(xiàn)電子，但關(guān)于物質(zhì)構(gòu)造的原子論已有不小的發(fā)展。安培首先提出，鐵之所以顯現(xiàn)強(qiáng)磁性是因?yàn)榻M成鐵塊的分子內(nèi)存在著永恒的電流環(huán)，這種電流沒(méi)有像導(dǎo)體中電流所受到的那種阻力，并且電流環(huán)可因外來(lái)磁場(chǎng)的作用而自由地改變方向。這種電流在后來(lái)的文獻(xiàn)中被稱為“安培電流”或分子電流。
繼安培之后，韋伯對(duì)物質(zhì)磁性的理論又作了不少發(fā)展。雖然這些理論離現(xiàn)代理論尚遠(yuǎn)，但在今天對(duì)磁性物質(zhì)的本質(zhì)作初步描述時(shí)，仍基本上根據(jù)安培的概念。
除了古時(shí)已知道的磁鐵礦和鐵外，人們?cè)趦汕Ф嗄曛羞€沒(méi)有發(fā)現(xiàn)其他具有強(qiáng)磁性的物質(zhì)。發(fā)現(xiàn)鈷(1733)和鎳(1754)后不久就知道它們也像鐵那樣具有強(qiáng)磁性。至于一般的物質(zhì)在較強(qiáng)磁場(chǎng)作用下能否多少表現(xiàn)一點(diǎn)磁性，則直到法拉第在老年時(shí)期才有系統(tǒng)的觀察。英國(guó)工程師斯特金于1824年創(chuàng)制了電磁體，故那時(shí)實(shí)驗(yàn)室可有較強(qiáng)的磁場(chǎng)設(shè)備，但法拉第在需要高度穩(wěn)定的磁場(chǎng)時(shí)仍用了大的永磁體。
法拉第測(cè)量了樣品在不均勻磁場(chǎng)中被磁化時(shí)所受到的力，這個(gè)方法后來(lái)有了不少改進(jìn)，至今仍廣泛用于觀測(cè)弱磁物質(zhì)的磁化率，也用于觀測(cè)鐵等強(qiáng)磁物質(zhì)的飽和磁化強(qiáng)度。
法拉第發(fā)現(xiàn)，一般的物質(zhì)在較強(qiáng)磁場(chǎng)作用下都顯示一定程度的磁性，只是除了極少數(shù)像鐵那樣的強(qiáng)磁性物質(zhì)外，一般物質(zhì)的磁化率的絕對(duì)值都是很小的。它們又可分為兩類(lèi)：一類(lèi)物質(zhì)的磁化率是負(fù)的，稱之為抗磁性物質(zhì)。這些物質(zhì)在磁場(chǎng)中獲得的磁矩方向與磁場(chǎng)方向相反，故在不均勻磁場(chǎng)中被推向磁場(chǎng)減弱的方向，即被磁場(chǎng)排斥；另一類(lèi)物質(zhì)的磁化率是正的，在不均勻磁場(chǎng)中被推向磁場(chǎng)增強(qiáng)的方向，即被磁場(chǎng)吸引，法拉第稱它們?yōu)轫槾判晕镔|(zhì)。像鐵那樣強(qiáng)的磁性顯然是特殊的，應(yīng)另屬一類(lèi)，后來(lái)稱為鐵磁性。這樣，在法拉第以后的近百年中，物質(zhì)的磁性分三大類(lèi)。
1895年，法國(guó)物理學(xué)家居里發(fā)表了他對(duì)三類(lèi)物質(zhì)的磁性的大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果，他認(rèn)為：抗磁體的磁化率不依賴于磁場(chǎng)強(qiáng)度且一般不依賴于溫度；順磁體的磁化率不依賴于磁場(chǎng)強(qiáng)度而與絕對(duì)溫度成反比(這被稱為居里定律)；鐵在某一溫度(后被稱為居里點(diǎn))以上失去其強(qiáng)磁性。
19世紀(jì)30年代初，法國(guó)物理學(xué)家奈耳從理論上預(yù)言了反鐵磁性，并在若干化合物的宏觀磁性方面獲得了實(shí)驗(yàn)證據(jù)。1948年他又對(duì)若干鐵和其他金屬的混合氧化物的磁性與鐵磁性的區(qū)別作了詳細(xì)的闡釋?zhuān)⒎Q這類(lèi)磁性為亞鐵磁性。于是就有了五大類(lèi)磁性。最近十多年來(lái)又有些學(xué)者提出了幾種磁性的新名稱，但這些都屬于鐵磁性的分支。
法國(guó)物理學(xué)家朗之萬(wàn)于1905年提出了抗磁性和順磁性的經(jīng)典理論，但十多年后范列文證明，朗之萬(wàn)理論中的某些假設(shè)不合于經(jīng)典統(tǒng)計(jì)力學(xué)原理，及至原子結(jié)構(gòu)的量子論模型興起后，朗氏的假設(shè)又成為可允許的。今天對(duì)這兩種磁化率的粗淺理論公式已經(jīng)過(guò)量子力學(xué)的改正，但還保留著朗之萬(wàn)理論的基本形式。
磁學(xué)的內(nèi)容
一個(gè)永磁體與另一個(gè)永磁體能夠不接觸而互相施加力，人們?cè)?jīng)稱這樣的現(xiàn)象為超距作用。近代的物理學(xué)家為了解釋電荷之間的和永磁體之間的相互作用力引入了“場(chǎng)”的概念：在一個(gè)永磁體周?chē)目臻g中存在著一個(gè)磁場(chǎng)，使處于這空間中任何位置的另一個(gè)永磁體受到磁場(chǎng)所施加力的作用，同時(shí)第二個(gè)永磁體所產(chǎn)生的磁場(chǎng)也對(duì)第一個(gè)永磁體施加著反作用力。因?yàn)榱κ鞘噶?，所以磁?chǎng)是矢量場(chǎng)。許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)都證明，磁場(chǎng)是真實(shí)的存在。
一塊鐵被一個(gè)永磁體吸一段時(shí)間以后，就被永磁體附近的較強(qiáng)的磁場(chǎng)所“磁化”，也成為一個(gè)永磁體了，有時(shí)也稱磁化一個(gè)物體的作用力為“磁化力”。一般的鐵塊在從磁場(chǎng)較強(qiáng)的地方移到磁場(chǎng)很弱的地方就失掉其磁化了的狀態(tài)稱為“去磁”或“退磁”。容易磁化、也容易去磁的材料通稱為軟磁材料，成分近于純鐵的低碳鋼就是一個(gè)例子；難于磁化、也不易去磁的材料通稱為硬磁或永磁體材料，淬火了的、含碳和錳各約1%的鐵就是最低級(jí)的硬磁材料。兩個(gè)永磁體之間的相互作用也就是它們的磁極之間通過(guò)磁場(chǎng)的相互作用。
每一個(gè)永磁體都有兩個(gè)性質(zhì)不同的磁極，通常利用永磁體能指示南北方向，稱指北的一極為N極，指南的一極為S極；同名極相斥，異名極相吸。
歷曾把永磁體與帶電物體相類(lèi)比而設(shè)想磁極是由“磁荷”的分布形成的。不過(guò)，這完全是一種類(lèi)比，實(shí)質(zhì)上磁荷并不存在，而是作為一個(gè)等效物而引入的。磁極總是以異名的一對(duì)出現(xiàn)在同一磁體上，兩個(gè)極從來(lái)不能分離而獨(dú)立存在。把一條永磁棍截成兩段，就會(huì)得到兩個(gè)短一些的永磁棍，各段新形成的一端上出現(xiàn)一個(gè)與該段原有磁極異名的新磁極。
細(xì)而長(zhǎng)的永磁棍的磁極與粗而短的永磁棍的相比，細(xì)永磁棍的磁場(chǎng)較為集中在棍端很小的區(qū)域內(nèi)。對(duì)于距一個(gè)極足夠遠(yuǎn)的點(diǎn)，該極近似于一個(gè)“點(diǎn)磁荷”。如果磁棍很長(zhǎng)，兩個(gè)極相距很遠(yuǎn)，則與被觀察著的極比較，另一極所貢獻(xiàn)的磁場(chǎng)可以被視為一小修正項(xiàng)。因此，用細(xì)長(zhǎng)的永磁棍作樣品，就可以對(duì)不同磁棍上的兩個(gè)極的相互作用力進(jìn)行精密的定量觀測(cè)。
用細(xì)絲懸著的小永磁棍實(shí)質(zhì)上是一個(gè)指南針。在四周沒(méi)有磁性物體和電流的影響時(shí)，指南針的靜止方位接近平行地理子午線，故有“指南”之稱。地球兩個(gè)磁極的中心各位于地理的南、北兩極的附近。在靜止位置，指南針北端的磁極稱為“指北極”，簡(jiǎn)稱“北極”，南端的為“指南極”，簡(jiǎn)稱“南極”。按這定名法，在地理北極附近的地磁極是磁南極，而在地理南極附近的地磁極是磁北極。
磁針可以用于測(cè)定磁通量密度。在一磁場(chǎng)中，磁針在其平衡方向左右的小幅擺動(dòng)(振蕩)的周期是與磁通量的二次方根成反比的，故比較磁針?lè)謩e在兩個(gè)磁場(chǎng)中振蕩的周期或頻率即可求得兩磁通量值之比。如磁針的磁矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是已知的，則可以一次測(cè)定磁通量的絕對(duì)值。
抗磁性的基本來(lái)源是電磁感應(yīng)。電磁感應(yīng)是法拉第的重大發(fā)現(xiàn)：圍繞著隨時(shí)間變化著的磁通量，有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(或即電場(chǎng))產(chǎn)生，故能在導(dǎo)線電路中產(chǎn)生電流或在大塊導(dǎo)體中產(chǎn)生渦流。這里感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)感應(yīng)起它們的磁場(chǎng)變化起著反抗作用，這就是楞次定律。
尋常導(dǎo)體中因有電阻，在穩(wěn)恒磁場(chǎng)的建立過(guò)程中感應(yīng)產(chǎn)生的電流很快被消耗掉，它們只有在瞬時(shí)，電磁感應(yīng)對(duì)原子或分子內(nèi)運(yùn)動(dòng)著的電子也有類(lèi)似的作用?？梢?jiàn)，一切物質(zhì)都有一定的抗磁性，只因它很微弱，易被其他磁性所掩蔽。
顯示抗磁性的物質(zhì)的原子、離子或分子中的電子在基態(tài)都是成對(duì)的配合了的，它們的自旋磁矩和軌道磁矩各互相抵消。
超導(dǎo)電性材料在外磁場(chǎng)中被冷至其臨界溫度以下時(shí)，體內(nèi)即產(chǎn)生電流，把體內(nèi)磁通量全部排至體外，這就是邁斯納效應(yīng)。所以超導(dǎo)體也被稱為完全的抗磁體。
順磁性可粗分為強(qiáng)、弱和很弱三種，三者各有不同的來(lái)源。過(guò)渡金屬，即周期表中鐵、鈀、稀土鉑、鈾等元素的化合物(主要是鹽類(lèi))的晶體或溶液大多表現(xiàn)強(qiáng)順磁性，其明顯的特點(diǎn)是磁化率較強(qiáng)地依賴于溫度。
鐵磁性物質(zhì)的最明顯的特點(diǎn)是易于磁化，它的磁化率比強(qiáng)順磁物質(zhì)要高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，并隨磁場(chǎng)強(qiáng)度而變。磁化強(qiáng)度有飽和現(xiàn)象，即在一定溫度下達(dá)到某強(qiáng)度時(shí)有不再隨磁場(chǎng)的增強(qiáng)而增的趨勢(shì)。
鐵磁材料在不很強(qiáng)的磁場(chǎng)范圍的磁性觀測(cè)一般不用法拉第、居里等方法而用感應(yīng)法?，F(xiàn)代化的振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)等在原理上也屬于感應(yīng)法。
溫度對(duì)鐵磁性的影響很大。鐵的強(qiáng)磁性隨溫度上升而減弱，這一轉(zhuǎn)變溫度時(shí)消失。這轉(zhuǎn)變溫度后來(lái)被稱為居里溫度或居里點(diǎn)。純鐵的居里點(diǎn)為1043K。