Kuvassa 9 esitetyn magneettikentän suunnasta riippumatta kuparinäyte vetää magneettisesti puoleensa piirroksessa oikealla olevaa matalan kentän aluetta. Tätä käyttäytymistä kutsutaan diamagnetismiksi. Alumiininäyte sen sijaan vetäytyy kohti suuren kentän aluetta, mitä kutsutaan paramagnetismiksi. Magneettinen dipolimomentti syntyy, kun aineeseen kohdistetaan ulkoinen kenttä. Kuparilla indusoitunut dipolimomentti on vastakkainen ulkoisen kentän suuntaan nähden; alumiinilla se on samansuuntainen kentän kanssa. Pienen ainetilavuuden magnetoituminen M on pienen tilavuuden magneettisten dipolimomenttien summa (vektorisumma) jaettuna tilavuudella. M mitataan yksiköissä ampeeria metriä kohti. Indusoidun magnetoitumisen asteen antaa aineen magneettinen suskeptibiliteetti χm, joka määritellään yleisesti yhtälöllä

Kenttää H kutsutaan magneettiseksi voimakkuudeksi, ja se mitataan M:n tavoin yksikössä ampeeri metriä kohti. (Sitä kutsutaan joskus myös magneettikentäksi, mutta symboli H on yksiselitteinen). H:n määritelmä on

Aineessa esiintyviä magneettisuusvaikutuksia käsitellään tarkemmin jäljempänä. Permeabiliteettia μ käytetään usein ferromagneettisille materiaaleille, kuten raudalle, joilla on suuri magneettinen suskeptibiliteetti, joka riippuu kentästä ja näytteen aiemmasta magneettisesta tilasta; permeabiliteetti määritellään yhtälöllä B = μH. Yhtälöistä (8) ja (9) seuraa, että μ = μ0 (1 + χm).

Ferromagneettisten materiaalien vaikutus virtasilmukoiden tuottaman magneettikentän kasvattamiseen on varsin suuri. Kuva 10 havainnollistaa johtavan langan toroidikäämitystä rautarenkaan ympärille, jossa on pieni rako. Magneettikenttä kuvassa 10 esitetyn kaltaisen toroidikäämityksen sisällä, mutta ilman rautakehää, saadaan kaavalla B = μ0Ni/2πr, jossa r on etäisyys toroidin akselista, N on kierrosten lukumäärä ja i on johtimen virta. B:n arvo, kun r = 0,1 metriä, N = 100 ja i = 10 ampeeria, on vain 0,002 teslaa – noin 50 kertaa Maan pinnan magneettikenttä. Jos sama toroidi kierretään rautarenkaan ympärille, jossa ei ole rakoa, magneettikenttä raudan sisällä on suurempi kertoimella μ/μ0, jossa μ on raudan magneettinen permeabiliteetti. Vähähiiliselle raudalle näissä olosuhteissa μ = 8 000μ0. Magneettikenttä raudassa on tällöin 1,6 teslaa. Tyypillisessä sähkömagneetissa rautaa käytetään kentän kasvattamiseen pienellä alueella, kuten kuvassa 10 esitetyssä rautarenkaan kapeassa raossa. Jos rako on 1 cm leveä, kenttä kyseisessä raossa on noin 0,12 teslaa, mikä on 60-kertainen lisäys verrattuna 0,002 teslan kenttään toroidissa, kun rautaa ei käytetä. Tämä kerroin saadaan tyypillisesti toroidin kehän ja ferromagneettisen materiaalin raon suhteesta. B:n maksimiarvo, kun rako muuttuu hyvin pieneksi, on tietenkin edellä saatu 1,6 teslaa, kun rakoa ei ole.

Magneettikentän energiatiheys on ilman ainetta 1/2B2/μ0; se mitataan yksiköissä joulea kuutiometriä kohti. Magneettisen energian kokonaismäärä saadaan integroimalla energiatiheys koko avaruuteen. Magneettivoiman suunta voidaan päätellä monissa tilanteissa tutkimalla magneettikenttäviivojen jakautumista; liikettä suositaan suuntaan, jolla on taipumus pienentää sen tilan tilavuutta, jossa magneettikenttä on voimakas. Tämä voidaan ymmärtää, koska B:n suuruus on energiatiheyden neliö. Kuvassa 11 on esitetty joitakin B-kentän viivoja kahdelle ympyränmuotoiselle virtasilmukalle, joiden virrat ovat vastakkaisiin suuntiin.

Koska kuva 11 on kolmiulotteisen kentän kaksiulotteinen esitys, viivojen väli kuvastaa kentän voimakkuutta vain laadullisesti. Kuvan kahden silmukan välissä olevat suuret B-arvot osoittavat, että kyseisellä alueella on suuri energiatiheys ja silmukoiden erottaminen toisistaan vähentäisi energiaa. Kuten edellä todettiin, tämä on yksi tapa tarkastella näiden kahden silmukan välisen repulanssin lähdettä. Kuvassa 12 esitetään B-kenttä kahdelle silmukalle, joiden virrat ovat samansuuntaisia. Silmukoiden välinen voima on vetovoimainen, ja niitä erottava etäisyys on yhtä suuri kuin silmukan säde. Tuloksena on, että B-kenttä kahden silmukan välisellä keskialueella on huomattavan homogeeninen. Tällaista konfiguraatiota kutsutaan Helmholtz-käämiksi. Suuren Helmholtz-kelan virran huolellisella suuntaamisella ja säätämisellä on usein mahdollista mitätöidä ulkoinen magneettikenttä (kuten Maan magneettikenttä) sellaisella avaruuden alueella, jossa kokeet edellyttävät kaikkien ulkoisten magneettikenttien puuttumista.

Frank Neville H. RobinsonEustace E. SucklingEdwin Kashy