在生活中，我们经常会用“和磁铁一样”去形容很有吸引力的事物。在课本中，我们也经常会看到有关于磁的诗句，其中，文天祥的“臣心一片磁针石，不指南方不肯休”，更是耳熟能详。那么，到底什么是磁，它有哪些特征呢？又是什么让所有的人的眼光都投向它呢？
1.天地之间——话说磁
在我们生存的这个美丽星球上，空气、水、阳光和磁，都是人类生活中不可缺少的生存条件。磁现象是伴随着宇宙的产生而客观存在的一种真实的自然现象。任何物质都或多或少地具有磁性，只不过物体之间的磁性有强有弱；任何空间都隐隐约约地存在着磁场，不同的是空间与空间之间的磁场有高低之分。磁性，作为一种特殊的物理性质普遍分布于宇宙的每一个角角落落。从遥远无垠的宇宙星际到广袤无边的天地之间，从肉眼无法看见的分子离子到细小如微的原子质子，磁在它们之间演绎着一个个“相吸相斥”的永恒主题。
我们的祖先很早以前就认识和发现了磁的特殊性质，掌握了磁技术，并进一步把这一成果应用到了社会生产之中，给当时人们的生产和生活带来了很多便利。指南针的重大发明和使用就是这一时期的杰出代表。
时光苒荏，步入现代，经济和科技空前发展，人们对磁的兴趣和热情也更加高涨，研究和认知也愈加深入，而且逐渐形成了自己的系统。随着磁的理论体系的日益完善，专门学科知识趋于成熟，于是磁学应运而生。
磁，被人们广泛应用于各个领域，全面开花，同时也取得了丰硕的骄人成果。而这一时代，电磁作为磁的“家族新贵”一时声名鹊起，风传世界，成为人们口头上津津乐道的时代流行语。
那么，磁究竟是什么？为什么人们对它如此宠爱有加，如痴如狂呢？而这一切还得从磁的基本性质说起。
2.相吸相斥——磁的性质
简单地说，磁体具有吸引钢一类金属物质的特性，称为磁性；具有磁性的物体叫磁体；我们把物体上本来没有磁性，而后来产生磁性的现象叫磁化。
磁性是物质放在不均匀的磁场中受到磁力的作用而产生的。在相同的不均匀磁场中，物质磁性的强弱是由单位质量的物质所受到的磁力方向和强度来决定的。因为任何物质都具有磁性，所以任何物质在不均匀磁场中都会受到磁力的作用，只不过不同的物质，磁力的强度也不同。
物质的磁性不但是普遍存在的，而且是多种多样的。因此，物质所具有的这些磁性，也得到了广泛地研究和应用。近至我们的身体和周边的物质，远至各种星体和星际中的物质，微观世界的原子、原子核和基本粒子，宏观世界的各种材料，都具有这样或那样的磁性。磁体两端磁性强的部分被称为磁极。磁极的一端是北极（N极），另一端为南极（S极）。实验证明，磁体具有同性磁极相互排斥、异性磁极相互吸引的特征。
磁性是物质的一种基本属性。磁性材料主要是指由过渡元素铁、钴、镍及其合金等，能够直接或间接产生磁性的物质。磁性材料是具有磁性的强磁性物质，广义还包括可应用的磁性和磁效应的弱磁性及反铁磁性物质。
3.强弱分明——磁的类别
世界上的物质所具有的磁性究竟有多少种呢？一般说来，物质的磁性可以分为弱磁性和强磁性。
物质按照其内部结构和在外磁场中的性状，可分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性物质。其中，铁磁性和亚铁磁性物质属于强磁性物质，抗磁性和顺磁性物质是弱磁性物质。这些都是宏观物质的原子中的电子所产生的磁性，原子中的原子核也具有磁性，称为核磁性。但是核磁性只有电子磁性的千分之一左右或更低。因此，一般来讲，物质磁性和原子磁性都主要考虑原子中的电子磁性。原子核的磁性很低是由于原子核的质量远高于电子的质量，而且原子核磁性在一定条件下仍有着重要的应用，例如现在医学上应用的核磁共振成像（也常称磁共振CT，CT是计算机化层析成像的英文名词的缩写），便是氢原子核磁性的应用。
当磁体物质的磁化强度为负值时，固体表现的是抗磁性。金、银、铜等金属都具有这种性质。在外磁场中，这类磁化了的物质内部的磁感应强度，则小于真空中的磁感应强度。顺磁性物质的磁化率为正值，比反磁性大1～3个数量级，物质中具有不成对电子的离子、原子或分子时，存在电子的自旋角动量和轨道角动量，也就是存在着自旋磁矩和轨道磁矩。在外磁场作用下，原来取向杂乱的磁矩将定向，从而表现出顺磁性。
铁、钴、镍及一些稀土元素也存在着独特的磁性现象，称为铁磁性。因为铁是具有铁磁性物质中最常见也是最典型的，所以同样性质的合金常被用来制造强磁铁。在铁磁性物质材料中，当外加磁场去掉后，材料仍会剩余一些磁场，这种现象叫作“剩磁”。永磁体就是被磁化后，剩磁很大的磁体；相反，当铁磁性物质材料温度很高时，由于无规则热运动的增强，磁性就会消失。
反铁磁性是指在没有外加磁场的情况下，磁畴内邻近原子或离子的数值相等的磁矩，由于磁矩间的相互作用而处于反平行排列的状态，因而发生它们的合磁矩为零的现象。用主要磁现象为反铁磁性物质制成的材料，称为反铁磁材料。
4.千呼万唤始出来——磁性来源
物质的磁性来自构成物质的原子，原子的磁性又主要来自原子中的电子。科学研究已经发现，原子中电子的磁性有两个来源：一个来源是电子本身具有自旋，因而能产生自旋磁性，称为自旋磁矩；另一个来源是原子，电子绕原子核作轨道运动时也能产生轨道磁性，称为轨道磁性。
物质是由原子组成的，而原子又是由原子核和位于原子核外的电子组成。原子核就像太阳，而核外电子就仿佛是围绕太阳运转的行星。另外，电子除了绕着原子核公转以外，自己还有自转（叫做自旋），与地球的情况差不多。因此，我们也可以把一个原子看做一个小小的“太阳系”。另外，如果一个原子的核外电子数量较多，那么电子会分层，而且每一层有不同数量的电子。
在原子中，核外电子是一种带电粒子，带有负电荷。因此，电子的自转会使电子本身具有磁性，成为一个小小的磁铁，具有N极和S极。也就是说，电子就好像很多小小的磁铁绕原子核在旋转。这种情况实际上就类似于电流产生磁场的情况。
那为什么只有少数物质（铁、钴、镍等）才具有磁性呢？原来，电子的自转方向总共有上下两种。在一些物质中，向上自转和向下自转的电子数目一样多，（如左图所示）它们产生的磁极就会相互抵消，整个原子，以至于整个物体对外表现为无磁性。
而对于大多数自转方向不同的、电子数目不同的情况来说，由于这些电子的磁矩不能相互抵消，导致整个原子具有一定的总磁矩。但是这些原子磁矩之间并没有相互作用，它们是混乱排列的，所以整个物体并没有强磁性。只有少数物质（例如铁、钴、镍），它们的原子内部的电子在不同的自转方向上，数量不一样。这样，在自转相反的电子磁极互相抵消以后，还会剩余一部分电子的磁矩没有被抵消。因此，整个原子具有总的磁矩。同时，由于一种被称为“交换作用”的机理，这些原子磁矩之间被整齐地排列起来，整个物体也就有了磁性。当剩余的电子数量不同时，物体显示的磁性强弱也不同。例如，铁的原子中没有被抵消的电子磁极数最多，原子的总剩余磁性最强。而镍原子中自转没有被抵消的电子数量很少，所有它的磁性比较弱。
5.古今中外——磁的发展过程
我国是对磁现象最早进行文字记载的国家之一。公元前3世纪的《吕氏春秋》中所写的“慈石召铁，或引之也”，就对磁石的吸铁现象进行了描述。另外，关于磁现象的应用，我国古代后魏的《水经注》等书中，也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。医书上还谈到利用磁石吸铁的作用，来治疗吞针。但磁现象早期的应用方面，最光辉的成就要数指南针的发明和应用，这是我国对人类做出的巨大贡献。
司南是我国春秋战国时代发明的一种最早的用来指示南北方向的指南器，但其实这时候它还不叫做指南针。最早指南的磁石是一种勺状的，称为司南。司南由一把“勺子”和一个“地盘”两部分组成。它的指勺是由整块磁石制成的，磁南极那一头琢成长柄状，圆圆的底部就是它的重心，琢得非常光滑。地盘是一个铜质的方盘，中央有个光滑的圆槽，四周刻有格线和表示24个方位的文字。由于司南的底部和地盘的圆槽都很光滑，因此，司南放进了地盘就能灵活地转动。当它静止下来的时候，磁石的指极性就会使长柄总是指向南方。这种仪器就是指南针的前身，虽然它的灵敏度很低，但是它的制造却能给人以启示：有一种地磁存在，而且我们可以利用磁石来指明方向。
后来，人们在制作司南的过程中发现，天然磁石因打击受热容易失去磁性，磁性较弱，因此，司南并没有广泛流传。到宋朝时，有人又发现了人造磁铁。钢铁在磁石上磨过之后，就会带有磁性，这种磁性比较稳固，不容易丢失。在长期实践中，人们制成了新的指向仪器——指南鱼。曾公亮的《武经总要》中详细记载了指南鱼的制造过程。指南鱼的制造有了一个重大突破，它就是采用了磁化的方法，使鱼形铁磁化，成为一个指向仪器。指南鱼是中国古代用于指示方位和辨别方向的一种器械。到北宋时期，我国劳动人民又用智慧创造出了一种指南工具——指南鱼。它是利用人工磁化的方法，将一片薄铁叶剪裁制成鱼的形状，鱼的腹部略微下凹，像一只小船；磁化后浮在水面，就能指示南北了。指南鱼的出现，是指南针发展过程中的一大进步。它起初成形于游戏之中，因为比司南使用方便，加之体积小、灵敏度高，因此逐渐流行于社会，深受人们喜爱。将指南鱼再加以改进，把带磁的薄片改成带磁的钢针，就创造了比指南鱼更先进的新的指南仪器了。把一支缝纫用的小钢针，在天然磁石上磨擦，使它带有磁性，而人造磁体的指南针也就这样产生了。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。不久之后，人们将指南针与方位盘结合起来，也就成为了罗盘。罗盘的出现为航海提供了一个方便而可靠的指向仪器。后来，我国指南针又辗转传入了欧洲。将木块刻成龟的形状，在龟的腹部中心嵌入磁体，再将木龟安放在尖状立柱上，那么指南龟就制成了，而且它在静止时首尾是分指南北的。指南龟是当时比较流行的一种新装置。将一块天然磁石放置在木刻龟的腹内，在木龟腹的下方挖一光滑的小孔，对准并放置在直立于木板上的顶端尖滑的竹钉上，这样木龟就被放置在了一个固定的、可以自由旋转的支点上了。另外，由于支点处摩擦力很小，因此木龟可以自由转动指南。当时它并没有用于航海指向，而用于幻术。但是，这就是后来出现的旱罗盘的先身。
到16世纪，欧洲出现了航海罗盘，大大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重要的贡献。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，提出地球本身就是一个大磁体，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；对磁石的吸引与推斥进行了定性地研究。这都为磁的进一步研究开拓了道路。
到18世纪，磁的研究方面有了很大的进展。法国物理学家库仑在磁的研究方面做出了突出贡献。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，并提出丝悬指南针的设想，得到了磁学奖，并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的同时，他还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，又提出了磁体间的相互作用的势函数积分方程，将磁的研究发展到了定量的阶段。但这时，电与磁还是分别平行、独立地进行着研究的。
1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，在当时的科学界引起了很大的反响和重视。科学家纷纷转向这一方面的讨论和研究，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，并进行了定量研究。通过研究，安培于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——安培定律的表达式。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。
之后，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七天。新的发现的浪潮冲击着整个欧洲。法拉第在新的发现面前，又重做了已有的实验，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？于是，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，他终于发现了电磁感应现象以及其所遵循的规律。
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，揭露出电与磁本质的联系，并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，对法国科学家阿拉果所做的被称之为“神秘”的实验进行了解释，即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，并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性，也为无线电技术的建立与发展奠定了基础。
1905年，爱因斯坦建立了狭义相对论，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，但对磁的探索还是永无止境。随着新的磁现象的发现，磁的更深刻本质的揭露，为磁的广泛应用开辟了一个新的局面。
6.万宗归一——磁学
磁学是人们在实践过程中认识和积累的关于磁知识的系统学科。磁学又称为铁磁学，是现代物理学的一个重要分支。磁学由经典磁学和现代磁学两部分组成。经典电磁学是研究宏观电磁现象和客观物体的电磁性质的学科；现代磁学是研究磁、磁场、磁材料、磁效应、磁现象及其实际应用的一门学科。
法国物理学家库仑是经典磁学的代表人物之一。他在1785年确立了静电荷间相互作用力的规律——库仑定律，也就是：真空中，两个静止的点电荷之间的作用力与这两个电荷所带电量的乘积成正比，作用力的方向沿着这两个点电荷的连线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。后来，库仑又对磁极进行了类似的实验，研究证明：同样的定律也适用于磁极之间的相互作用。这就是经典磁学理论。
在磁场的经典理论中，磁荷和电场理论中的电荷的概念是有所区别的。电场中的独立的正负电荷可以单独存在，而单独的正负磁极实际上是不存在的，而且磁极从来都是成对出现的。正负磁极一般称为磁北极和磁南极。为了避免这种理论上的困难，经典磁场理论认为，一个非常细长的磁铁中的一个磁极，可以被近似地看做是一个单独的磁极。
一直以来，在现代磁学的领域中，经常会提到“三驾马车”。那么，现代磁学的“三驾马车”是指的什么呢？其实，这所谓的“三驾马车”就是指奥斯特、安培和法拉第。那么，为什么他们会被称为“三驾马车”？原来，他们在磁学的研究方面，所取得的研究成果极大地夯实了现代磁学的坚实基础。
丹麦物理学家奥斯特在1820年发现：一条通有电流的导线，会使其近处静悬着的磁针偏转。这就表明电流在其周围的空间产生了磁场，同时，奥斯特的这个实验也是证明电和磁现象密切结合的第一个实验。紧接着，法国物理学家安培等的实验和理论分析，详细地阐明了载着电流的线圈所产生的磁场，以及电流线圈间相互作用着的磁力。应用电流元来产生磁场的方法，证明磁场理论中的很多概念和电场理论中的很多概念十分相近。安培同时提出，铁之所以显现强磁性，是因为组成铁块的分子内存在着永恒的电流环，这种电流没有像导体中电流受到的那种阻力，并且电流环可因外来磁场的作用而自由地改变方向。这种电流在后来的文献中被称为“安培电流”或分子电流。
而电磁感应学的先行者法拉第，则以自己丰硕的研究成果为现代磁学开辟了一片广阔的天地——电磁时代。
磁学和电学有着直接的联系。经典磁学认为，如同电荷一样，自然界中存在着独立的磁荷：相同的磁荷互相排斥，不同的磁荷互相吸引。而现代磁学则认为，环形电流元是磁极产生的根本原因，相同的磁极互相排斥，不同的磁极互相吸引。
独立的磁荷是不存在的。电子围绕原子核运动，所有的物质都具有某种特别的磁学效应。但是在自然界，铁、镍、钴等材料则表现了很强的磁特性，所以磁学又被称为铁磁学。
7.两个父亲——磁学之父
历史总会有惊人的相似。磁学的发展和推动也是如此，它犹如宇宙的磁暴现象，在厚积薄发的阵痛中喷薄而出：在平淡中孕育，在耀眼处自燃。美国物理学家范弗莱克和我国磁学专家施汝被称为磁学的“两个父亲”，他们是世界磁学领域的佼佼者，科学史上的“东西合璧”。
世界现代磁学之父——范弗莱克
范弗莱克（1899～1980年）是著名的美国物理学家。范弗莱克于1899年3月13日出生在康涅狄格州的米德尔城，1980年10月27日在马萨诸塞州的坎布里奇去世。范弗莱克1920年毕业于威斯康辛大学，1922年获哈佛大学博士学位。他先后在哈佛、明尼苏达和威斯康星大学执教，1934年又回到哈佛大学。
在物理学领域，范弗莱克主要在用量子力学方法，研究原子内部电子分布的基础上，探察单个原子的磁学性质。30年代，他提出了一种考虑电子受近邻电子影响的理论。这一理论目前仍是磁学领域内的基础理论。范弗莱克因对磁性和无序系统的电子结构进行基础研究，与安德逊和莫特（1905～1966年）一起分享了1977年度的诺贝尔物理学奖。他从事磁学研究将近50年，被人们称为“现代磁学之父”。
中国现代磁学之父——施汝为
施汝为（1901～1983年）是我国著名物理学家，1901年11月19日出生于江苏崇明（今属上海市）。1925年，施汝为毕业于东吴大学，1934年获美国耶鲁大学物理学博士学位，1955年被选聘为中国科学院学部委员（院士）。
施汝为曾经担任中国科学院物理研究所研究员、所长、名誉所长，是中国近代磁学研究与磁学教育的奠基人之一。他建立了中国第一个磁学研究实验室，在磁学和磁性材料等实验研究方面取得了多项重要成果。施汝为早期研制了一种新仪器，可以用来测定铁钴合金单晶的磁各向异性。他在金属基本磁性研究、铝镍钴永磁合金热处理研究等方面做了大量工作，并取得了多项重要成果。
20世纪40年代前后，施汝为又对坡莫合金和磁铁矿晶体的磁畴粉纹图进行了研究，开创了中国的磁畴实验观测工作。
8.魔力地带——磁场
磁现象是最早被人类认识的物理现象之一，而磁场也是广泛存在的。地球，恒星（如太阳），星系（如银河系），行星、卫星、以及星际空间和星系际空间，都存在着磁场。
这张图是通过美国国家宇航局的火星全球探测飞船完成的。火星全球探测器绕火星球旋转时，探测器画出了火星的磁场“条纹”。图中所显示的是火星地表以下的磁场线，这种条纹表示着磁场的正反不同指向。
一般说来，物体之间要存在一个作用力，就会有一个力的作用点。然而，在磁学方面，这里理论并不成立。一个永磁体与另一个永磁体可以不接触，却互相施力，人们曾经称这样的现象为超距作用。近代的物理学家为了解释电荷之间和永磁体之间的相互作用力，引入了“场”的概念：在一个永磁体周围的空间中存在着一个磁场，使处于这空间中任何位置的另一个永磁体，受到磁场施加的力的作用；同时第二个永磁体所产生的磁场，也对第一个永磁体施加着反作用力。因为力是矢量，所以磁场也是一个矢量场。许多实验证明：磁场是一种真实的存在。
为了认识和解释科学研究过程中的许多物理现象和形成原因，磁场是必须考虑的一个重要因素。在现代科学技术和人类生活中，我们处处都可遇到磁场，发电机、电动机、变压器、电报、电话、收音机以至加速器、热核聚变装置、电磁测量仪表等，无不与磁现象有关。甚至在人体内，伴随着生命活动，一些组织和器官内也会产生微弱的磁场。而地球的磁极与地理的两极是相反的。
磁场是一种特殊的物质，摸不着、看不见。能够产生磁力的空间都存在着磁场。因此磁体的周围也存在着磁场，磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介来传递的。
磁场也是电流、运动电荷、磁体或变化电场周围空间存在的一种特殊形态的物质。由于磁体的磁性来源于电流，而电流是电荷的运动。因此，概括地说，磁场是由运动电荷或变化电场产生的。
磁场的基本特征是能对其中的运动电荷施加作用力。磁场对电流、对磁体的作用力或力矩都来源于这儿。
9.回形设想——磁感线
在很多事物的研究中，并不是很直接地就可以找到结果。在研究的过程中，有时候我们需要假设一些东西的存在，以助于研究。为了更好地研究磁场，比较形象地说明磁现象，人们便设想引进了一个物理概念——磁感线。
在磁场中，人们设想了一些曲线，使这些曲线上的任何一点的切线方向，都跟这一点的磁场方向相同，这些曲线就叫磁力线。磁力线是一种闭合曲线。并且，在这一研究中，我们规定小磁针的北极所指的方向为磁力线的方向。而磁铁周围的磁力线都是从北极出来进入南极，在磁体内部，磁力线从南极到北极。
磁感线的疏密表示的是场的强弱，它具有以下特征：①磁感线是人为虚拟的曲线，它有无数条；②磁感线是立体独立的，它们都不交叉；③磁感线的疏密显示磁力的大小，强弱；④磁感线总是从北极出发，进入与它最邻近的南极，形成闭合回路。
10.犬牙交错——磁场类型
由前面的介绍，我们知道，磁场有多种类型。下面，我们主要介绍其中具有代表性的几种。
恒定磁场：磁场强度和方向保持不变的磁场称为恒定磁场或恒磁场。我们生活中经常会见到的，如铁磁片和通以直流电的电磁铁所产生的磁场，都属于恒定磁场。
交变磁场：磁场强度和方向在有规律地变化的磁场。比如工频磁疗机和异极旋转磁疗器产生的磁场，就属于交变磁场。
脉动磁场：磁场强度有规律地变化，而磁场方向不发生变化的磁场称为脉动磁场。如同极旋转磁疗器、通过脉动直流电磁铁产生的磁场，都是脉动磁场。
脉冲磁场：用间歇振荡器产生间歇脉冲电流，将这种电流通入电磁铁的线圈，就可以产生各种形状的脉冲磁场。脉冲磁场的特点是间歇式地出现磁场，磁场的变化频率、波形和峰值可根据需要进行调节。
恒磁场又称为静磁场，而交变磁场、脉动磁场和脉冲磁场都属于动磁场。磁场的空间各处磁场强度相等、或大致相等的称为均匀磁场，否则就称为非均匀磁场。磁场强度呈梯度变化，离开磁极表面越远，磁场越弱。
11.正负对撞——电磁场
前面我们说过，磁无处不在，因此可以说，磁场也无处不在。静止的电荷会产生静电场；静止的磁偶极子会产生静磁场。运动的电荷被称为电流，电流会产生电场和磁场。
所谓电磁场是指有内在联系、相互依存的电场和磁场的统一体和总称。在固定（静）电荷和电偶极化物质的四周会建立电场。当身体靠近电视或电脑荧幕时，会感受到毛发竖立，这就是因为（静）电场的存在。磁场则源于电荷的移动，电流量愈大，磁场愈强。一般所称的“场”指的是空间中的一个区域，进入该区域的物体都会感受到力的作用。例如，我们生活在地球的重力场中，也生活在地磁的磁场中，闪电时我们更笼罩在强大的电场中。
随时间变化的电场产生磁场，随时间变化的磁场产生电场，两者互为因果，形成电磁场。电磁场可由变速运动的带电粒子引起，也可由强弱变化的电流引起，不论原因如何，电磁场总是以光速向四周传播，形成电磁波。
电磁场是电磁作用的媒递物，具有能量和动量，是物质存在的一种形式和统一整体。电场和磁场是它紧密联系、相互依存的两个侧面。变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，变化的电磁场以波动的形式在空间传播。电磁波以有限的速度在传播，具有可交换的能量和动量。如电磁波与实物的相互作用，电磁波与粒子的相互转化等等，都证明电磁场是客观存在的物质，它的“特殊”只在于没有质量。电磁场的性质、特征及其运动变化规律由麦克斯韦方程组确定。
在随时间变化着的电磁场中，时变电磁场与静态的电场和磁场有显著的差别。这样，就会出现一些由于时变而产生的效应。这些效应有非常重要的应用，并推动了电工技术的发展。
著名物理学家法拉第提出的电磁感应定律表明：磁场的变化要产生电场。而且，这个电场可以推动电流在闭合导体回路中流动。现代大量应用的电力设备和发电机、变压器等，都与电磁感应作用有紧密的联系。
由于这个作用，时变场中的大块导体内，将产生涡流及趋肤效应、表面淬火、电磁屏蔽等。