A 9. ábrán látható mágneses tér irányától függetlenül a rézminta mágnesesen vonzódik a rajzon jobbra lévő, alacsony mezőjű terület felé. Ezt a viselkedést diamágnesességnek nevezzük. Az alumíniumminta azonban a nagy térerősségű tartomány felé vonzódik, amit paramágnesességnek nevezünk. Mágneses dipólusmomentum keletkezik, amikor az anyagot külső térnek tesszük ki. Réz esetében az indukált dipólusmomentum a külső tér irányával ellentétes; alumínium esetében a mágneses mezővel egy vonalban van. Egy kis térfogatú anyag M mágnesezettsége a kis térfogatban lévő mágneses dipólusmomentumok összege (vektorösszeg) osztva a térfogattal. Az M-et méterenként amperben mérik. Az indukált mágnesezettség mértékét az anyag mágneses szuszceptibilitása χm adja meg, amelyet általában az egyenlet

A H mezőt mágneses intenzitásnak nevezzük, és az M-hez hasonlóan amper/méter egységben mérjük. (Néha mágneses térnek is nevezik, de a H szimbólum egyértelmű.) A H definíciója

Az anyagban fellépő mágnesezési hatásokat az alábbiakban részletesen tárgyaljuk. A μ permeabilitást gyakran használják ferromágneses anyagok, például vas esetében, amelyeknek nagy mágneses szuszceptibilitása függ a mezőtől és a minta korábbi mágneses állapotától; a permeabilitást a B = μH egyenlet határozza meg. A (8) és (9) egyenletekből következik, hogy μ = μ0 (1 + χm).

A ferromágneses anyagok hatása az áramhurkok által létrehozott mágneses tér növelésében meglehetősen nagy. A 10. ábra egy vezetőhuzal toroidális tekercselését mutatja egy kis hézaggal rendelkező vasgyűrű körül. A 10. ábrán ábrázolthoz hasonló, de a vasgyűrű nélküli toroid tekercs belsejében a mágneses mezőt a B = μ0Ni/2πr adja meg, ahol r a toroid tengelyétől mért távolság, N a tekercsek száma, i pedig a huzalban folyó áram. A B értéke r = 0,1 méter, N = 100 és i = 10 amper esetén mindössze 0,002 tesla – a földfelszíni mágneses mező körülbelül 50-szerese. Ha ugyanezt a toroidot egy hézag nélküli vasgyűrű köré tekerjük, akkor a vas belsejében a mágneses tér μ/μ0-val nagyobb, ahol μ a vas mágneses permeabilitása. Az alacsony széntartalmú vas esetében ilyen körülmények között μ = 8000μ0. A vasban lévő mágneses tér ekkor 1,6 tesla. Egy tipikus elektromágnesben a vasat arra használják, hogy megnöveljék a mezőt egy kis területen, például a 10. ábrán bemutatott vasgyűrűben lévő keskeny résben. Ha a rés 1 cm széles, akkor a mező ebben a résben körülbelül 0,12 tesla, ami 60-szoros növekedés a toroidban lévő 0,002 tesla mezőhöz képest, ha nem használnak vasat. Ezt a tényezőt jellemzően a toroid kerületének és a ferromágneses anyagban lévő résnek a hányadosa adja. A B maximális értéke, ahogy a rés nagyon kicsi lesz, természetesen a fentiekben kapott 1,6 tesla, amikor nincs rés.

A mágneses mező energiasűrűsége anyag hiányában 1/2B2/μ0; ezt köbméterenként joule-ban mérik. A teljes mágneses energiát az energiasűrűség egész térre történő integrálásával kaphatjuk meg. A mágneses erő irányára sok helyzetben következtethetünk a mágneses mezővonalak eloszlásának tanulmányozásából; a mozgás abban az irányban kedvez, amelyik hajlamos csökkenteni a térnek azt a térfogatát, ahol a mágneses mező erős. Ez azért érthető, mert a B nagysága az energiasűrűség négyzetével egyenlő. A 11. ábra két ellentétes irányú árammal rendelkező kör alakú áramhurok B mágneses terének néhány vonalát mutatja.

Mivel a 11. ábra egy háromdimenziós mező kétdimenziós ábrázolása, a vonalak közötti távolság csak minőségileg tükrözi a mező erősségét. Az ábrán a két hurok közötti magas B-értékek azt mutatják, hogy abban a régióban nagy az energiasűrűség, és a hurkokat elválasztva csökkenne az energia. Amint azt fentebb tárgyaltuk, ez egy újabb módja annak, hogy megvizsgáljuk a két hurok közötti taszítás forrását. A 12. ábra a B mezőt mutatja két azonos irányú árammal rendelkező hurok esetén. A hurkok közötti erő vonzó, és az őket elválasztó távolság egyenlő a hurok sugarával. Az eredmény az, hogy a B-mező a két hurok közötti központi régióban figyelemre méltóan nagymértékben homogén. Az ilyen konfigurációt Helmholtz-tekercsnek nevezzük. Egy nagyméretű Helmholtz-tekercsben az áram gondos orientálásával és beállításával gyakran lehetséges a külső mágneses tér (például a Föld mágneses tere) megszüntetése a tér olyan régiójában, ahol a kísérletek minden külső mágneses tér hiányát igénylik.

Frank Neville H. RobinsonEustace E. SucklingEdwin Kashy