Już w starożytności znana była własność jednego z gatunków rudy żelaznej, zwanego magnetytem Fe3O4, polegająca na przyciąganiu kawałków stali. Zjawisko to nazwano magnetyzmem, a bryłkę rudy posiadającą opisane własności – magnesem naturalnym.Pocieranie pręta z twardej stali ( stal twarda posiada znaczną zawartość węgla a miękka małą) jednym z biegunów magnesu w jednym kierunku nadaje mu również własności magnetyczne. Powstaje w ten sposób trwały magnes sztuczny.Zdolność przyciągania magnesu jest największa na dwóch jego końcach, zwanych biegunami, natomiast im bliżej środka magnesu, tym jego przyciąganie jest słabsze.Zawieszając lekki magnes na cienkiej elastycznej nitce, można stwierdzić, że zwraca się on zawsze jednym biegunem w kierunku północnym, a drugim – w kierunku południowym. Biegun wskazujący północ nazywa się dodatnim lub północnym i oznaczany jest literą N, natomiast przeciwny biegun – ujemny lub południowy, oznaczany literą S.Własności magnetyczne ciał posiadają poza twardą stalą również i inne metale i stopy. Na przykład pręt ze stali miękkiej zetknięty z jednym z biegunów magnesu, staje się także magnesem, przyciągając drugim swym końcem opiłki stalowe. Własności magnetyczne stali miękkiej zanikają jednak po odsunięciu jej od magnesu trwałego.Zjawisko to, zwane magnesowaniem przez indukcje, tłumaczymy powstawaniem w zbliżonej do magnesu części pręta stalowego – bieguna przeciwnego znaku.Materiały posiadające podobnie jak stal miękka własności silnego magnesowania się przez indukcję nazywamy materiałami ferromagnetycznymi, do których należy żelazo, kobalt, nikiel oraz niektóre stopy, są to substancje odróżniające się od innych bardzo duża przenikalnością magnetyczną.Inną cechą ferromagnetyków jest występowanie ich jedynie w postaci ciał stałych. Atomy żelaza lub na przykład para atomów żelaza są paramagnetykami. Ferromagnetykiem jest dopiero żelazo w stanie krystalicznym, polikrystalicznym lub amorficznym.W odróżnieniu od materiałów paramagnetycznych, które mogą występować w dowolnym stanie skupienia. W atomach pierwiastków zwanych paramagnetykami kompensacja momentów magnetycznych na ogół nie jest całkowita. Substancja zbudowana z atomów paramagnetycznych w nieobecności zewnętrznego pola magnetycznego nie wykazuje zazwyczaj wypadkowego namagnesowania. Wynika stąd, że momenty magnetyczne poszczególnych atomów są ustawione przypadkowo i pola magnetyczne wytwarzane przez każdy z tych atomów wzajemnie się znoszą. Próbka paramagnetyczna, umieszczona w zewnętrznym polu magnetycznym, wytwarza własne pole magnetyczne skierowane zgodnie z kierunkiem pola magnesującego. Do paramagnetyków należą takie substancje jak tlen, tlenek azotu, platyna, aluminium, litowce, berylowce i inne substancje, które magnesują się w bardzo słabym stopniu.Istnieje również grupa materiałów diamagnetycznych, które występują w dowolnym stanie skupienia należą do nich gazy obojętne, większość związków organicznych, wiele metali m.in. bizmut, cynk, złoto, miedź, srebro, rtęć, a także należą woda i szkło. W ciałach tych momenty magnetyczne wszystkich elektronów atomu lub cząsteczki wzajemnie się kompensują. Paramagnetyki w polu zewnętrznym magnesują się dużo silniej od diamagnetyków. Dlatego właśnie efekt diamagnetyczny nie jest zauważalny w paramagnetykach. W rzeczywistości każda substancja wykazuje efekt diamagnetyczny, ale może on się ujawnić tylko w tych substancjach, w których nie występuje efekt paramagnetyczny.Ferromagnetyki wykazują cechę zapamiętywania namagnesowania, która przejawia się w istnieniu tak zwanej histerezy. Polega to na tym, że namagnesowanie ferromagnetyka zależy nie tylko od indukcji zewnętrznego pola magnetycznego występującego w danej chwili, ale również od poprzedniego namagnesowania próbki. Typowym przykładem jest załączony rysunek, gdzie 1(B) – krzywa namagnesowania pierwotnego, H (B0), Hc – pole koercji, Hm – pole nasycenia, Ir – namagnesowanie resztkowe, Is – namagnesowanie nasycenia Wartość namagnesowania materiału możemy określić przez podanie wartości pola Bind, jakie dodatkowo powstaje w tym materiale na skutek namagnesowania. Jeżeli indukcję zewnętrznego pola magnesującego oznaczymy przez B0, to całkowita indukcja magnetyczna B w materiale namagnesowanym wyniesie: B = B0 + Bind. Ferromagnetyki dzielimy na miękkie materiały magnetyczne o małej wartość siły korekcji i materiały twarde o dużej sile korekcji. Ta własność materiału zależy od składu chemicznego, jak również od obróbki cieplnej. Kształt pętli histerezy jest bardzo ważną cechą charakterystyczną materiału dla zastosowań w technice. Paramagnetyzm atomów żelaza wynika z równoległego ustawienia się momentów spinowych jego elektronów. Ferromagnetyzm kryształów żelaza wynika z tego, że podczas tworzenia kryształów momenty magnetyczne atomów żelaza ustawione są ściśle równolegle w całych obszarach kryształów, zwanych domenami. Jeśli zostanie włączone słabe pole zewnętrzne, to domeny o uprzywilejowanych kierunkach własnego pola będą się rozrastały przesuwając swoje granice, kosztem domen o niekorzystnych kierunkach. W odpowiednio silnym polu proces rozrostu uprzywilejowanych domen zostaje zakończony. Każde ziarno będzie miało tylko jedną domenę ustawioną w uprzywilejowanym kierunku. W jeszcze silniejszym polu momenty magnetyczne ziaren będą się obracać ustawiając się w kierunku zgodnym z zewnętrznym polem. Następuje przesycenie magnetyczne i namagnesowanie materiału przestaje wzrastać. Ustawienie równoległe wynika z kolei z obecności specyficznego oddziaływania pomiędzy momentami, które nosi nazwę oddziaływania wymiany.Właściwości magnetyczne kryształów ferromagnetycznych w niewielkim jedynie stopniu zależą od temperatury. Dotyczy to temperatur wyraźnie niższych od pewniej charakterystycznej dla każdego ferromagnetyka temperatury Tc, zwanej temperaturą Curie. Powyżej tej temperatury ferromagnetyk staje się paramagnetykiem. Właściwości magnetyczne różnych substancji charakteryzuje wielkość zwana przenikalnością magnetyczną materiału.Przenikalność informuje nas, ile razy wzrosła lub zmalała wartość indukcji magnetycznej w zwojnicy po włożeniu do niej rdzenia z danej substancji:-Dla ferromagnetyków: B >> B0,-Dla paramagnetyków: B > B0,-Dla diamagnetyków: B < B0,Magnetyki są to substancje wykazujące właściwości magnetyczne. Praktycznie wszystkie atomy możemy podzielić na ferromagnetyki, polimagnetyki i diamagnetyki. Każde z nich wykazuje inne właściwości magnetyczne.
