FHSST 物理/磁體與電磁學/永磁體
人類對磁性的瞭解已經有數千年的歷史。磁石，一種磁化的氧化鐵礦物磁鐵礦，具有吸引鐵製物體的特性，在公元前 800 年左右的歐洲和亞洲的歷史記錄中都有提及，在歐洲是在公元前 800 年左右，而在東方則更早，大約在公元前 2600 年。英語單詞“magnet”的詞根是希臘語“magnes”，據認為源於小亞細亞的馬格尼西亞，曾經是磁石的重要來源。
磁石被用作航海羅盤，因為它被發現如果懸掛在繩子上或漂浮在水中自由旋轉，它會朝南北方向定向。
羅盤是一種用於尋找方向的航海儀器。它由一個磁化的指標組成，可以自由地與地球的磁場對齊。羅盤提供一個已知的參考方向，這對導航非常有幫助。基本方向是北、南、東和西。羅盤可以與鐘錶和六分儀結合使用，提供非常精確的導航能力。這種裝置極大地改善了海上貿易，使航行更加安全和高效。羅盤可以是任何使用指標來指示行星磁層的磁北方向的磁性裝置。任何具有自由轉動在樞軸上的磁化條或針，並指向北方和南方方向的儀器都可以被認為是羅盤。
1269 年，法國人彼得·佩雷格林和皮埃爾·德·馬裡庫爾使用羅盤和磁石，發現了磁石在其相對兩端的磁力，他們將其定義為磁體的兩極。他們發現同極相斥，異極相吸。也發現磁極總是成對出現，所以，不可能分離出單個磁極，即單極。將一塊磁石折斷成兩半，會得到兩塊新的磁石，每塊都有自己的一對磁極。
1600 年，英國醫生威廉·吉爾伯特得出結論，地球本身就是一個磁體，地球的磁極大致與地球的自轉軸對齊。
英國科學家約翰·米歇爾在 1750 年發現，磁體兩極之間的力的強度遵循平方反比定律，即它與分離距離的平方成反比。
磁力是磁場的結果。磁場是由運動的電荷產生的，它對其他運動的電荷施加力。在永久的鐵磁體中，磁場是由材料內部電子的自旋在同一方向上產生的。
將一塊磁鐵放在一張紙的下面，在上面撒上鐵屑，就可以繪製出磁場。鐵屑會平行於磁場排列。磁場可以用磁力線來表示，磁力線平行於磁場，它們之間的間距表示磁場強度的相對值。磁場強度的被稱為磁通量。磁力線形成閉合迴路。在條形磁鐵中，磁力線從一個磁極發出，然後繞著曲線走向另一個磁極，剩餘的迴路在磁鐵內部。
磁體的異極相互吸引，將它們靠近會導致它們的磁力線匯聚。
磁體的同極相互排斥，將它們靠近會導致它們的磁力線發散。
鐵磁性是鐵、鎳或鈷等材料表現出的一種現象。它們在外磁場中透過將其電子自旋與外場對齊而被磁化。鐵磁材料即使在去除外場後仍保持其磁性，因為電子自旋保持其方向。在足夠高的溫度下，鐵磁體失去其方向，因為熱量導致鐵內部電子軌道方向隨機化。
鐵總是被磁化，從而被磁鐵吸引，無論將哪個磁極靠近未磁化的鐵。
鐵磁材料在去除外場後保持其磁化的能力被稱為它的剩磁率。
順磁性材料是鋁或鉑等材料，它們在外磁場中被磁化的方式與鐵磁材料類似，但在去除外磁場後會失去磁性。
抗磁性是由銅或鉍等材料表現出來的一種現象，它們在外磁場中被磁化的極性與外磁場的極性相反。與鐵不同，它們會被磁鐵稍微排斥。
地球磁場產生的原因尚不清楚，但可能是由發電機理論解釋的。磁場延伸到太空中數萬公里。該場大約是一個磁偶極子，一個磁極位於地理北極附近，另一個磁極位於地理南極附近。連線磁極的假想線將與地球自轉軸傾斜大約 11.3 度。磁極的位置不是靜止的，而是每年會漂移數公里。兩個磁極彼此獨立地漂移，並且不在地球上的完全相反的位置。目前，南磁極離地理南極的距離比北磁極離地理北極的距離更遠。
目前，該場在地球表面的強度範圍從包括南美洲和南非大部分地區的不到 30 微特斯拉（0.3 高斯）到加拿大北部和澳大利亞南部以及西伯利亞部分地區的 60 微特斯拉（0.6 高斯）以上。該場類似於條形磁體的場，但這種相似性只是表面上的。條形磁體或任何其他型別的永久磁體的磁場是由鐵原子內部電子的協調運動（帶負電的粒子）產生的。然而，地球的核心溫度高於 1043 K，這是鐵內部電子軌道方向隨機化的溫度。因此，地球的磁場不是由磁化鐵礦床引起的，而是主要由電流（稱為地電流）引起的。另一個使地球磁場區別於條形磁體的特徵是它的磁層。
磁層是圍繞一個天體周圍的一個區域，在這個區域中，現象以其磁場為主導。地球被磁層包圍，磁化的木星、土星、天王星和海王星也是如此。水星具有磁性，但太弱而無法捕獲等離子體。火星表面具有斑駁的磁性。
地球的遠場受到太陽風的影響很大，太陽風是從太陽吹出的熱氣流，由太陽離子（主要是氫）組成，以大約 400 公里/秒的速度運動。地球的磁場對太陽風形成了一個障礙。
地球的磁場會以間隔時間反轉，間隔時間從數萬年到數百萬年不等，平均間隔時間為 250,000 年。據信，最後一次反轉發生在 780,000 年前。造成地磁反轉的機制尚不清楚。當北極以相反的方向重新出現時，我們會將其解釋為反轉，而關閉並以相同方向返回被稱為地磁偏移。目前，整個地磁場正在以更快的速度減弱，如果這種趨勢持續下去，該場將在 3000-4000 年左右消失，儘管只是暫時消失。這種衰退大約在 150 年前開始，並且在過去幾年中加速。到目前為止，地球磁場強度已經下降了 10% 到 15%。