Gelijk in welke richting het magneetveld in figuur 9 staat, wordt een kopermonster magnetisch aangetrokken naar het laagveldgebied rechts in de tekening. Dit gedrag wordt diamagnetisme genoemd. Een aluminiummonster daarentegen wordt aangetrokken naar het gebied met het hoge veld, een effect dat paramagnetisme wordt genoemd. Een magnetisch dipoolmoment wordt geïnduceerd wanneer materie wordt blootgesteld aan een extern veld. Voor koper is het geïnduceerde dipoolmoment tegengesteld aan de richting van het externe veld; voor aluminium is het gelijkgericht met dat veld. De magnetisatie M van een klein volume materie is de som (een vectorsom) van de magnetische dipoolmomenten in het kleine volume gedeeld door dat volume. M wordt gemeten in eenheden van ampère per meter. De mate van geïnduceerde magnetisatie wordt gegeven door de magnetische susceptibiliteit van het materiaal χm, die gewoonlijk wordt gedefinieerd door de vergelijking

Het veld H wordt de magnetische intensiteit genoemd en wordt, evenals M, gemeten in eenheden van ampère per meter. (Het wordt soms ook het magnetisch veld genoemd, maar het symbool H is eenduidig). De definitie van H is

Magnetiseringseffecten in materie worden hieronder in enig detail besproken. De permeabiliteit μ wordt vaak gebruikt voor ferromagnetische materialen zoals ijzer, die een grote magnetische susceptibiliteit hebben die afhankelijk is van het veld en de vorige magnetische toestand van het monster; de permeabiliteit wordt gedefinieerd door de vergelijking B = μH. Uit vergelijkingen (8) en (9) volgt dat μ = μ0 (1 + χm).

Het effect van ferromagnetische materialen op de vergroting van het magnetisch veld dat door stroomlussen wordt opgewekt, is vrij groot. Figuur 10 illustreert een ringvormige wikkeling van geleidende draad rond een ring van ijzer met een kleine spleet. Het magnetisch veld in een ringvormige winding zoals in figuur 10, maar zonder de ijzeren ring, wordt gegeven door B = μ0Ni/2πr, waarbij r de afstand tot de as van de ringvormige winding is, N het aantal windingen, en i de stroom in de draad. De waarde van B voor r = 0,1 meter, N = 100, en i = 10 ampère is slechts 0,002 tesla – ongeveer 50 maal het magnetisch veld aan het aardoppervlak. Als dezelfde torus om een ijzeren ring zonder spleet wordt gewikkeld, is het magnetisch veld in het ijzer groter met een factor gelijk aan μ/μ0, waarbij μ de magnetische permeabiliteit van het ijzer is. Voor koolstofarm ijzer in deze omstandigheden is μ = 8.000μ0. Het magnetisch veld in het ijzer is dan 1,6 tesla. In een typische elektromagneet wordt ijzer gebruikt om het veld in een klein gebied te vergroten, zoals de smalle spleet in de ijzeren ring die in figuur 10 is afgebeeld. Als de spleet 1 cm breed is, bedraagt het veld in die spleet ongeveer 0,12 tesla, een 60-voudige toename ten opzichte van het 0,002-tesla veld in de torus wanneer geen ijzer wordt gebruikt. Deze factor wordt gewoonlijk gegeven door de verhouding van de omtrek van de torus tot de spleet in het ferromagnetische materiaal. De maximumwaarde van B als de spleet zeer klein wordt, is natuurlijk de 1,6 tesla die hierboven wordt verkregen als er geen spleet is.

De energiedichtheid in een magnetisch veld wordt in afwezigheid van materie gegeven door 1/2B2/μ0; zij wordt gemeten in eenheden van joule per kubieke meter. De totale magnetische energie kan worden verkregen door de energiedichtheid over de gehele ruimte te integreren. De richting van de magnetische kracht kan in veel situaties worden afgeleid uit de bestudering van de verdeling van de magnetische veldlijnen; beweging wordt bevorderd in de richting die het volume van de ruimte waar het magnetisch veld sterk is, neigt af te nemen. Dit kan worden begrepen omdat de grootte van B het kwadraat is van de energiedichtheid. Figuur 11 toont enkele lijnen van het B-veld voor twee cirkelvormige stroomlussen met stromen in tegengestelde richtingen.

Omdat figuur 11 een tweedimensionale voorstelling is van een driedimensionaal veld, geeft de afstand tussen de lijnen de sterkte van het veld slechts kwalitatief weer. De hoge waarden van B tussen de twee lussen van de figuur tonen aan dat er een grote energiedichtheid is in dat gebied en dat het scheiden van de lussen de energie zou verminderen. Zoals hierboven besproken, is dit een andere manier om te kijken naar de bron van afstoting tussen deze twee lussen. Figuur 12 toont het B-veld voor twee lussen met stromen in dezelfde richting. De kracht tussen de lussen is aantrekkelijk, en de afstand die hen scheidt is gelijk aan de lusradius. Het resultaat is dat het B-veld in het centrale gebied tussen de twee lussen homogeen is in een opmerkelijk hoge graad. Een dergelijke configuratie wordt een Helmholtz-spoel genoemd. Door de stroom in een grote Helmholtz-spoel zorgvuldig te oriënteren en aan te passen, is het vaak mogelijk een extern magnetisch veld (zoals het magnetisch veld van de aarde) op te heffen in een gebied van de ruimte waar experimenten de afwezigheid van alle externe magnetische velden vereisen.

Frank Neville H. RobinsonEustace E. SucklingEdwin Kashy