引言
在磁鐵中，磁通量通常從 N 極流向 S 極。在這種永磁鐵產生的磁場中放置導體（易傳導電流、熱），使得電流一開始流動就產生動力。磁場與電流之間藉由相互作用所產生的動力，我們稱為“電磁力”。此時，電流、磁通量和動力的方向會隨着“弗萊明左手定律”而改變。
當左手的大拇指、食指和中指分別呈直角時，大拇指代表動力的方向、食指代表磁通的方向、而中指則代表電流的方向。接下來，讓我們仔細看看磁場和電流又是如何發揮作用的。
磁場與電流的相互作用
如圖 3 所示，由後往前通入導體電流，就會產生一股以電流為中心的逆時針旋轉同心圓狀磁場。此時，我們可通過“右手螺旋定律”得知磁通量的旋轉方向。這表示當電流流向螺旋頂端時，磁通量的旋轉方向就像使用螺絲刀鎖緊螺絲的旋轉方向一樣。
磁場的特性
磁場是一種向量場，它描述對於移動電荷、電流、磁性材料的磁影響（磁效應、磁作用）。在磁場中移動的電荷會受到垂直於其自身速度和垂直於磁場的力。
在電磁學中，磁石、磁鐵、電流以及時變電場，都會產生磁場。處於磁場中的磁性物質或電流，會因為磁場的作用而感受到磁力，因而顯示出磁場的存在。磁場是一種向量場；磁場在空間中的任何位置都具有方向和數值大小。
磁鐵之間的相互作用
磁鐵與磁鐵之間，透過各自產生的磁場，互相施加作用力和力矩於對方。運動中的電荷亦會產生磁場。磁性物質產生的磁場可以用電荷運動模型來解釋。
當施加外磁場於物質時，磁性物質的內部會被磁化，會出現很多微小的磁偶極子。磁化強度估量物質被磁化的程度。知道磁性物質的磁化強度，就可以計算出磁性物質本身產生的磁場。產生磁場需要輸入能量，當磁場被湮滅時，這能量可以再回收利用，因此，這能量被視為儲存於磁場。
電場是由電荷產生的。電場與磁場有密切的關係；時變磁場會生成電場，時變電場會生成磁場。馬克士威方程組描述電場、磁場、產生這些向量場的電流和電荷，這些物理量之間的詳細關係。根據狹義相對論，電場和磁場是電磁場的兩面。設定兩個參考系 A 和 B，相對於參考系 A，參考系 B 以有限速度移動。從參考系 A 觀測為靜止電荷產生的純電場，在參考系 B 觀測則成為移動中的電荷所產生的電場和磁場。
量子力學中的磁鐵
在量子力學中，科學家認為，純磁場與純電場是虛光子所造成的效應。以標準模型的術語來表達，光子是所有電磁作用的顯現所依賴的媒介。對於大多數場景，無需使用微觀的描述，使用經典理論即可；在低場能量狀況，其中的差別是可以忽略的。
磁場的應用
在古今社會裡，很多對世界文明有重大貢獻的發明都涉及到磁場的概念。地球能夠產生自己的磁場，這在導航方面非常重要，因為指南針的指北極準確地指向位置在地球的地理北極附近的地磁北極。電動機和發電機的運作機制是倚賴磁鐵轉動使得磁場隨著時間而改變。通過霍爾效應，可以給出物質的帶電粒子的性質。磁路學專門研討，各種各樣像變壓器一類的電子元件，其內部磁場的相互作用。
磁場的定義
按照磁場對於周圍環境的影響，可以用幾種等價的方法來定義磁場。例如，類似於電場，磁場對電荷會施加作用力；但與電場不同的是，它只對移動中的電荷施加作用力，而且作用力的方向垂直於磁場本身和電荷速度。這個作用力稱為勞侖茲力，以方程式表示，
其中，
另外一種對於磁場的工作定義是由處於磁場的磁偶極子所感受到的力矩給出，以方程式表示，
磁場的歷史
雖然很早以前，人類就已知道磁石和其奧妙的磁性，最早出現的幾個學術性論述之一，是由法國學者皮埃·德馬立克（Pierre de Maricourt）於公元 1269 年寫成。德馬立克仔細標明瞭鐵針在塊型磁石附近各個位置的定向，從這些記號，又描繪出很多條磁場線。他發現這些磁場線相會於磁石的相反兩端位置，就好像地球的經線相會於南極與北極。因此，他稱這兩位置為磁極。
馬克士威的貢獻
於 1824 年，西莫恩·帕松發展出一種物理模型，比較能夠描述磁場。帕松認為磁性是由磁荷產生的，同類磁荷相排斥，異類磁荷相吸引。他的模型完全類比現代靜電模型；磁荷產生磁場，就如同電荷產生電場一般。這理論甚至能夠正確地預測儲存於磁場的能量。
儘管帕松模型有其成功之處，這模型也有兩點嚴峻瑕疵。第一，磁荷並不存在。將磁鐵切為兩半，並不會造成兩個分離的磁極，所得到的兩個分離的磁鐵，每一個都有自己的指南極和指北極。第二，這模型不能解釋電場與磁場之間的奇異關係。
近代磁學
於 1820 年，一系列的革命性發現，促使開啓了現代磁學理論。首先，丹麥物理學家漢斯·奧斯特於 7 月發現載流導線的電流會施加作用力於磁針，使磁針偏轉指向。稍後，於 9 月，在這新聞抵達法國科學院僅僅一週之後，安德烈-瑪麗·安培成功地做實驗展示出，假若所載電流的流向相同，則兩條平行的載流導線會互相吸引；否則，假若流向相反，則會互相排斥。緊接著，法國物理學家讓-巴蒂斯特·必歐和菲利克斯·沙伐於 10 月共同發表了必歐-沙伐定律；這定律能夠正確地計算出在載流導線四周的磁場。
1825 年，安培又發表了安培定律。這定律也能夠描述載流導線產生的磁場。更重要的，這定律幫助建立整個電磁理論的基礎。於 1831 年，麥可·法拉第證實，隨著時間而變化的磁場會生成電場。這實驗結果展示出電與磁之間更密切的關係。
從 1861 年到 1865年間，詹姆斯·馬克士威將經典電學和磁學雜亂無章的方程式加以整合，發展成功馬克士威方程組。最先發表於他的 1861 年論文《論物理力線》，這方程組能夠解釋經典電學和磁學的各種現象。在論文裡，他提出了“分子渦流模型”，並成功地將安培定律加以延伸，增加入了一個有關於位移電流的項目，稱為“馬克士威修正項”。由於分子渦包具有彈性，這模型可以描述電磁波的物理行為。因此，馬克士威推導出電磁波方程式。他又計算出電磁波的傳播速度，發現這數值與光速非常接近。警覺的馬克士威立刻斷定光波就是一種電磁波。後來，於 1887 年，
磁力方向：磁性材料的指南
磁力方向，是指磁性材料內部磁力線的排列方向，它決定了磁體的磁性效應。磁力方向存在兩種主要類型：磁化磁性和剩磁性。
| 類型 | 描述 |
|---|---|
| 磁化磁性 | 外加磁場作用下，磁性材料內的磁疇排列整齊形成的磁性，當外加磁場移除後消失。 |
| 剩磁性 | 磁性材料在磁化後去除外加磁場後仍保留的磁性，不會隨著時間消失。 |
磁化磁性
磁化磁性是一種暫時的磁性，當外加磁場作用於磁性材料時產生的。外加磁場使材料內的磁疇（小磁體）排列整齊，從而形成整體磁化。
磁化強度（M），表示單位體積磁性材料內的淨磁矩：
M = Σm / V
其中：
- Σm：磁性材料內所有磁疇的磁矩和
- V：磁性材料體積
剩磁性
剩磁性是一種永久性的磁性，當磁性材料被磁化到飽和後，即使移除外加磁場，材料仍然保持一部分磁性。剩磁性的大小由材料的矯頑力（Hc）決定，矯頑力代表將材料磁化到飽和所需的最小外加磁場強度。
| 材料類型 | 矯頑力範圍 (A/m) |
|---|---|
| 軟磁材料 | < 1000 |
| 硬磁材料 | > 1000 |
剩磁強度（Mr），表示單位體積磁性材料內的剩磁：
Mr = ∫(0→H) M dH
- H：外加磁場強度
- M：磁化強度
磁力方向的應用
- 電動機和發電機：磁性材料的旋轉運動利用磁力方向產生電流。
- 變壓器：磁力方向將電能從一個線圈傳遞到另一個線圈。
- 磁共振成像 (MRI)：磁力方向用於定位和成像人體組織。
- 永磁體：剩磁性強的材料可用於製造永磁體，用於許多設備中，如揚聲器、磁鐵和指南針。
結論
磁力方向是磁性材料的關鍵特徵，決定了材料的磁性效應和應用。瞭解磁力方向對於設計和製造各種磁性設備至關重要。