Indiferent de direcția câmpului magnetic din figura 9, o mostră de cupru este atrasă magnetic spre regiunea de câmp scăzut din dreapta desenului. Acest comportament se numește diamagnetism. Cu toate acestea, o mostră de aluminiu este atrasă spre regiunea de câmp ridicat, într-un efect numit paramagnetism. Un moment de dipol magnetic este indus atunci când materia este supusă unui câmp extern. În cazul cuprului, momentul dipolar indus este opus direcției câmpului extern; în cazul aluminiului, acesta este aliniat cu acest câmp. Magnetizarea M a unui volum mic de materie este suma (o sumă vectorială) a momentelor dipolare magnetice din volumul mic împărțită la acel volum. M se măsoară în unități de amperi pe metru. Gradul de magnetizare indusă este dat de susceptibilitatea magnetică a materialului χm, care este definită în mod obișnuit prin ecuația

Câmpului H se numește intensitate magnetică și, ca și M, se măsoară în unități de amperi pe metru. (Uneori se mai numește și câmp magnetic, dar simbolul H este lipsit de ambiguitate). Definiția lui H este

Efectele de magnetizare în materie sunt discutate în detaliu în cele ce urmează. Permeabilitatea μ este adesea folosită pentru materialele feromagnetice, cum ar fi fierul, care au o susceptibilitate magnetică mare, dependentă de câmp și de starea magnetică anterioară a probei; permeabilitatea este definită de ecuația B = μH. Din ecuațiile (8) și (9), rezultă că μ = μ0 (1 + χm).

Efectul materialelor feromagnetice în creșterea câmpului magnetic produs de buclele de curent este destul de mare. Figura 10 ilustrează o înfășurare toroidală a unui fir conductor în jurul unui inel de fier care are un mic întrefier. Câmpul magnetic din interiorul unei înfășurări toroidale asemănătoare cu cea ilustrată în figura 10, dar fără inelul de fier, este dat de B = μ0Ni/2πr, unde r este distanța față de axa toroidului, N este numărul de spire, iar i este curentul din fir. Valoarea lui B pentru r = 0,1 metru, N = 100 și i = 10 amperi este de numai 0,002 tesla – de aproximativ 50 de ori mai mare decât câmpul magnetic de la suprafața Pământului. Dacă același toroid este înfășurat în jurul unui inel de fier fără întrefier, câmpul magnetic din interiorul fierului este mai mare cu un factor egal cu μ/μ0, unde μ este permeabilitatea magnetică a fierului. Pentru fierul cu conținut scăzut de carbon în aceste condiții, μ = 8.000μ0. Câmpul magnetic din fier este atunci de 1,6 tesla. Într-un electromagnet tipic, fierul este utilizat pentru a crește câmpul într-o regiune mică, cum ar fi întrefierul îngust din inelul de fier ilustrat în figura 10. Dacă întrefierul are o lățime de 1 cm, câmpul în acel întrefier este de aproximativ 0,12 tesla, o creștere de 60 de ori mai mare în raport cu câmpul de 0,002 tesla din toroid atunci când nu se folosește fier. Acest factor este dat, de obicei, de raportul dintre circumferința toroidului și întrefierul din materialul feromagnetic. Valoarea maximă a lui B pe măsură ce întrefierul devine foarte mic este, bineînțeles, cea de 1,6 tesla obținută mai sus atunci când nu există întrefier.

Densitatea de energie într-un câmp magnetic este dată, în absența materiei, de 1/2B2/μ0; ea se măsoară în unități de jouli pe metru cub. Energia magnetică totală poate fi obținută prin integrarea densității de energie în tot spațiul. Direcția forței magnetice poate fi dedusă în multe situații prin studierea distribuției liniilor de câmp magnetic; mișcarea este favorizată în direcția care tinde să diminueze volumul de spațiu în care câmpul magnetic este puternic. Acest lucru poate fi înțeles deoarece mărimea lui B este la pătrat în densitatea de energie. Figura 11 prezintă câteva linii ale câmpului B pentru două bucle de curent circulare cu curenți de sensuri opuse.

Pentru că figura 11 este o reprezentare bidimensională a unui câmp tridimensional, spațierea dintre linii reflectă intensitatea câmpului doar calitativ. Valorile ridicate ale lui B între cele două bucle din figură arată că există o densitate mare de energie în acea regiune și că separarea buclelor ar reduce energia. După cum s-a discutat mai sus, acesta este încă un mod de a examina sursa de repulsie dintre aceste două bucle. Figura 12 prezintă câmpul B pentru două bucle cu curenți în aceeași direcție. Forța dintre bucle este atractivă, iar distanța care le separă este egală cu raza buclei. Rezultatul este că câmpul B în regiunea centrală dintre cele două bucle este omogen la un nivel remarcabil de ridicat. O astfel de configurație se numește bobină Helmholtz. Prin orientarea și reglarea cu atenție a curentului într-o bobină Helmholtz mare, este adesea posibil să se anuleze un câmp magnetic extern (cum ar fi câmpul magnetic al Pământului) într-o regiune a spațiului în care experimentele necesită absența tuturor câmpurilor magnetice externe.

Frank Neville H. RobinsonEustace E. SucklingEdwin Kashy