FHSST 物理/磁鐵和電磁學/永久磁鐵
人類已經認識磁性數千年。磁石，一種磁化的氧化鐵礦物磁鐵礦，具有吸引鐵製物品的特性，在歐洲和亞洲古代歷史記錄中都有提到，大約在公元前 800 年的歐洲，以及更早的東方，大約在公元前 2600 年。英語單詞“magnet”的詞根來自希臘語“magnes”，據認為源自小亞細亞的馬格尼西亞，曾經是磁石的重要來源。
磁石被用作導航指南針，因為它被發現如果自由懸掛在繩子上或漂浮在水中，它會沿著南北方向定向。
指南針是一種用於尋找方向的導航儀器。它由一根磁化的指標組成，可以自由地與地球的磁場精確對齊。指南針提供了一個已知的參考方向，這在導航中非常有用。方位點是北、南、東、西。指南針可以與時鐘和六分儀結合使用，以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，使航行更安全、更高效。指南針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。任何具有磁化條形或指標並在樞軸上自由旋轉並指向北方和南方方向的儀器都可以被認為是指南針。
1269 年，法國人彼得·佩雷格里努斯和皮埃爾·德·馬裡庫爾使用指南針和磁石，發現了磁石在其相對兩端的磁力，他們將其定義為磁體的磁極。他們發現同極相斥，異極相吸。還發現磁極總是成對出現，因此不可能分離單個磁極或單極。將一塊磁石折斷成兩半，就會得到兩塊，每一塊都有自己的極對。
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，地球的磁極大致沿著地球的自轉軸對齊。
英國科學家約翰·米歇爾在 1750 年發現磁體磁極之間的力的大小遵循平方反比定律，即它與距離的平方成反比。
磁力是磁場產生的結果。磁場是由運動的電荷產生的，它對其他運動的電荷施加力。在永久鐵磁體中，磁場是由材料內部電子的自旋處於相同方向產生的。
將一塊磁鐵放在一張紙下面，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，其間距代表磁場的相對強度。磁場強度稱為磁通量。磁力線形成閉合迴路。在條形磁鐵中，磁力線從一個極發出，然後彎曲到另一個極，其餘的迴路在磁鐵內部。
磁體的異極相吸，將它們放在一起會導致它們的磁力線匯聚。
磁體的同極相斥，將它們放在一起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現象。它們在外磁場中透過使它們的電子自旋與外場對齊而被磁化。即使外場消失，鐵磁材料也能保持其磁性，因為電子自旋保持其方向。在足夠高的溫度下，鐵磁體會失去其方向，因為熱量會導致鐵內部電子軌道的方向隨機化。
鐵始終會被磁化，以便被磁鐵吸引，無論哪個磁極朝向未磁化的鐵。
鐵磁材料在去除外場後保持其磁化的能力稱為剩磁率。
順磁性材料是鋁或鉑等材料，它們在外磁場中以類似於鐵磁材料的方式被磁化，但當去除外磁場時，它們會失去其磁性。
抗磁性是由銅或鉍等材料表現出的，它們在外磁場中被磁化，其極性與外磁場相反。與鐵不同，它們會被磁鐵輕微排斥。
地球磁場的原因尚不清楚，但可能是由發電機理論解釋的。磁場延伸到太空數萬公里。該場近似於一個磁偶極子，一個極位於地理北極附近，另一個極位於地理南極附近。連線磁極的假想線將與地球的自轉軸成大約 11.3 度的傾斜。磁極的位置不是靜止的，而是每年會漂移數公里。兩個磁極相互獨立地漂移，並且不在地球上的完全相反的位置。目前，南磁極比北磁極更遠離地理南極。
目前，地球表面磁場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，這主要集中在磁極附近。該場類似於條形磁體的場，但這種相似性是表面的。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產生的。然而，地球的核心溫度高於 1043 K，這個溫度是鐵內部電子軌道的方向隨機化的溫度。因此，地球的磁場不是由磁化的鐵礦床引起的，而是主要由電流（稱為地電流）引起的。地球磁場與條形磁體不同的另一個特徵是它的磁層。
磁層是圍繞天體的一個區域，在這個區域內，現象主要受其磁場的支配。地球被一個磁層包圍，木星、土星、天王星和海王星等磁化行星也是如此。水星是磁化的，但太弱了，無法捕獲等離子體。火星有斑駁的表面磁化。
地球的遠場受到太陽風的影響很大，太陽風是一種來自太陽的熱流出，由以大約 400 公里/秒的速度運動的太陽離子（主要是氫）組成。地球的磁場對太陽風形成一個障礙。
地球的磁場以數萬年到數百萬年的間隔反轉，平均間隔為 250,000 年。據信，最後一次發生在 780,000 年前。導致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，總體地磁場正在以每年下降的速率減弱，如果這種趨勢持續下去，該場將在大約公元 3000-4000 年左右消失，儘管是暫時的。這種衰退大約在 150 年前開始，並在過去幾年中加速。到目前為止，地球磁場的強度已經下降了 10% 到 15%。