Niezależnie od kierunku pola magnetycznego na rysunku 9, próbka miedzi jest magnetycznie przyciągana w kierunku obszaru niskiego pola po prawej stronie rysunku. Zachowanie to określa się mianem diamagnetyzmu. Natomiast próbka aluminium jest przyciągana w kierunku obszaru wysokiego pola, co jest zjawiskiem zwanym paramagnetyzmem. Magnetyczny moment dipolowy jest indukowany, gdy materia jest poddana działaniu zewnętrznego pola. Dla miedzi, indukowany moment dipolowy jest przeciwny do kierunku pola zewnętrznego; dla aluminium, jest on zgodny z tym polem. Namagnesowanie M małej objętości materii jest sumą (sumą wektorową) magnetycznych momentów dipolowych w tej małej objętości podzieloną przez tę objętość. M mierzy się w jednostkach amperów na metr. Stopień namagnesowania indukowanego jest dany przez podatność magnetyczną materiału χm, która jest powszechnie definiowana równaniem

Pole H nazywane jest natężeniem magnetycznym i podobnie jak M, mierzone jest w jednostkach amperów na metr. (Czasem nazywa się je również polem magnetycznym, ale symbol H jest jednoznaczny). Definicja H to

Efekty namagnesowania w materii są omówione szczegółowo poniżej. Przenikalność μ jest często używana dla materiałów ferromagnetycznych, takich jak żelazo, które mają dużą podatność magnetyczną zależną od pola i poprzedniego stanu magnetycznego próbki; przenikalność definiuje się równaniem B = μH. Z równań (8) i (9) wynika, że μ = μ0 (1 + χm).

Wpływ materiałów ferromagnetycznych na zwiększenie pola magnetycznego wytwarzanego przez pętle prądowe jest dość duży. Rysunek 10 ilustruje toroidalne uzwojenie drutu przewodzącego wokół pierścienia z żelaza, który ma małą szczelinę. Pole magnetyczne wewnątrz uzwojenia toroidalnego podobnego do tego przedstawionego na rysunku 10, ale bez żelaznego pierścienia, jest dane przez B = μ0Ni/2πr, gdzie r jest odległością od osi toroidu, N jest liczbą zwojów, a i jest prądem w drucie. Wartość B dla r = 0,1 metra, N = 100 i i = 10 amperów wynosi zaledwie 0,002 tesli – około 50 razy więcej niż pole magnetyczne na powierzchni Ziemi. Jeśli ten sam toroid zostanie nawinięty wokół żelaznego pierścienia bez szczeliny, pole magnetyczne wewnątrz żelaza jest większe o współczynnik równy μ/μ0, gdzie μ jest przenikalnością magnetyczną żelaza. Dla żelaza niskowęglowego w tych warunkach μ = 8000μ0. Pole magnetyczne w żelazie wynosi wtedy 1,6 tesli. W typowym elektromagnesie żelazo jest wykorzystywane do zwiększenia pola w małym obszarze, takim jak wąska szczelina w żelaznym pierścieniu przedstawionym na rysunku 10. Jeżeli szczelina ta ma szerokość 1 cm, to pole w niej wynosi około 0,12 tesli, co stanowi 60-krotny wzrost w stosunku do pola 0,002 tesli w toroidzie, w którym nie zastosowano żelaza. Współczynnik ten jest zwykle określony przez stosunek obwodu toroidu do szczeliny w materiale ferromagnetycznym. Maksymalna wartość B, gdy szczelina staje się bardzo mała, to oczywiście 1,6 tesli otrzymane powyżej, gdy nie ma szczeliny.

Gęstość energii w polu magnetycznym jest dana przy braku materii przez 1/2B2/μ0; mierzy się ją w jednostkach dżuli na metr sześcienny. Całkowita energia magnetyczna może być otrzymana przez całkowanie gęstości energii w całej przestrzeni. Kierunek działania siły magnetycznej można w wielu sytuacjach wydedukować badając rozkład linii pola magnetycznego; ruch jest uprzywilejowany w kierunku zmniejszającym objętość przestrzeni, w której pole magnetyczne jest silne. Można to zrozumieć, ponieważ wielkość B jest podniesiona do kwadratu w gęstości energii. Rysunek 11 pokazuje niektóre linie pola B dla dwóch okrągłych pętli prądowych z prądami w przeciwnych kierunkach.

Ponieważ rysunek 11 jest dwuwymiarową reprezentacją trójwymiarowego pola, odstępy między liniami odzwierciedlają natężenie pola tylko jakościowo. Wysokie wartości B pomiędzy dwoma pętlami na rysunku pokazują, że istnieje duża gęstość energii w tym regionie, a rozdzielenie pętli zmniejszyłoby energię. Jak omówiono powyżej, jest to jeszcze jeden sposób spojrzenia na źródło odpychania pomiędzy tymi dwiema pętlami. Rysunek 12 przedstawia pole B dla dwóch pętli z prądami płynącymi w tym samym kierunku. Siła pomiędzy pętlami jest przyciągająca, a odległość pomiędzy nimi jest równa promieniowi pętli. W rezultacie pole B w centralnym obszarze pomiędzy dwoma pętlami jest jednorodne w bardzo wysokim stopniu. Taka konfiguracja nazywana jest cewką Helmholtza. Poprzez staranne ukierunkowanie i regulację prądu w dużej cewce Helmholtza, często możliwe jest zniwelowanie zewnętrznego pola magnetycznego (takiego jak ziemskie pole magnetyczne) w regionie przestrzeni, w którym eksperymenty wymagają nieobecności wszystkich zewnętrznych pól magnetycznych.

Frank Neville H. RobinsonEustace E. SucklingEdwin Kashy