磁和电一样，也是非常神秘的。我们知道有关磁的一些规律，并将其应用于起动马达、发电机、点火感应线圈、电压调节器等，但是迄今没有人明确地说磁是什么。

古时候，希腊人在美格尼西亚地方发现一种铁矿，有相互吸引、并能吸引铁的现象，于是将此种吸铁作用称为“magnetism”“磁”，这就是英文磁学的来源。将磁铁悬挂在空气中，总是指向北方，磁铁指向北方的一端被称为“北极”即“N”极，另一端则称为“南极”即“S”极。所有的磁铁都具有磁场，磁场可用围绕磁铁的磁力线来描述。

磁场的强度是变化的，靠近磁铁的地方最强，然后慢慢地减弱。磁场的范围或磁力线的方向可用指南针来确定。注意磁力线如何离开磁铁的N极，然后又进入S极；还要注意，马蹄形磁铁产生的磁力线在两极之间比较集中。永久磁铁理论磁场的效应、方向和范围都可以研究，然而为什么有些材料有磁性，而另一些材料没有磁性却不太明确。目前，电子学说对磁性的解释已经为一般人所接受。电子带负电荷，围绕原子核的固定轨道旋转时产生磁场。

在轨道的一侧是N极，另一侧是S极。有些物质未显示出磁性，是由于电子轨道的排列使得磁场相互抵消。铁、钢、钴、镍及其合金，放在磁场中或靠近磁铁时，电子轨道排成平行的平面，产生的磁场方向均相同，因而产生较强的磁场，这种现象叫磁化或磁感应。这些材料通常叫做磁性材料。软铁、硅钢遇到外面的磁铁时，立即被磁化成磁铁，但当外面的磁铁移开时，其磁性立即消失，这种材料叫软磁材料。

由于软磁材料的易感易失的特性，通常用来做线圈的铁心。另一类磁性材料与此相反，当外面的磁铁移开时，其磁性并不消失，而且可以保持很长的时间，这类材料叫硬磁材料。硬磁材料适宜做永久磁铁。铜、铝、木头、玻璃等材料，虽然靠近磁铁，但永远不会磁化，这些材料称为非磁性材料。铜和铝都是优良的电的导体，但并不是导磁体。磁力线可以穿过各种物质，没有对磁绝缘的物质，不过磁力线遇到铁磁物质时会偏转。

磁铁的另一种有趣的性质是切成两半之后，变成两根小磁铁各有S极与N极。而不会成为一根只有N极或只有S极的磁铁。任何磁铁，一定是SN极同时存在。当两根永久磁铁放在一起，使一根的S极靠近另一根的N极，这两根磁铁便相互吸引。但如将两根磁铁的相同极性靠近时，便会相互排斥。电磁效应用一块天然磁铁擦一擦硬钢，就发现硬钢也变成了磁铁。用电的方法也可以产生磁场称为电磁场。将任何一块钢放在这样的电磁场中都会被磁化。

载流导体周围都有磁场，电产生磁场的现象实验来证明：将直流电通入导线，若把指南针靠近导线就会动，证明直流电产生了磁力。很清楚，直流电产生的磁场与永久磁铁产生的磁场是相同的。做此实验时，不能使用交流电，因为交流电会使磁场因电流方向改变而改变。不仅磁场方向与导线方向垂直，而且磁力线还在导体周围组成一系列的同心圆，当导体电流增加时，磁场也加强；当电流增加一倍，磁场强度亦增加一倍。

在很多情况下，有必要知道导线周围磁力线的方向，这个方向依电流在导体中电流方向而定。确定磁力线方向时，可用右手握住导线，大姆指指向电流方向，则其余四指的方向即表示磁力线的方向。反过来说，若先用指南针确定磁场方向后，用右手定则也可以确定电流的方向。磁场的加强如上所述，在载流导体周围有磁场。如果将导体组成一个回路。那么，回路外面的磁力线散布在空间，而回路内部的磁力线则密集，这样就提高了这一区域内的磁力线的密度，从而在电流相同的情况下，磁效应大大加强了。

在上述装置中，回路的一侧为N极，而另一侧为S极。增加回路的数量，便可增加磁场。如将这样的回路或线圈绕制在软铁芯上，磁场会进一步加强。混合磁场混合磁场是磁的一个有趣的实验，马蹄形磁铁及由相同和不同磁极产生的磁场，环绕相邻两并列导体的磁场。导体端标有“x”号的表示电流流进，标有“·”号的表示电流流出。

两导体通入的电流方向相反，根据右手定则可知，环绕左边导体的磁力统是顺时针方向，而环绕右边导体的磁力线是逆时针方向。由于两根导体流过的电流量相同，导体之间的磁力线数和导体外边的磁力线数相同，而两导体之间的距离有限，所以导体之间的蓝力线密度比外边大，密度不平衡，将会产生一个加在导体上的力，两导体同产生排斥力，使两导体分开。如果两根并列导体上流过的电流方向相同。

因为磁力线都是反时针方向，两导体中间的磁力线因方向相反而相互抵消，磁力线密度变小，因而两导体自行靠拢，互相吸引。如上所述，当两根并列导体上流过的电流方向相同时，两导体就往一起靠拢。两根导体相当于带了两倍电流的一根导体，结果，每根导体上流过的电流量不变，产生的磁力线却是一根导体产生的两倍。

如果将很多根通电的导体并列放在一起，磁力线便会结合起来，环绕在这些导体的周围。在发电机、起动马达续圈和点火线圈上都是采用这样的方法。环绕线圈的磁场强度与线圈的匝数成正比，也与电流强度（安培）成正比。安培数与线圈的匝数的乘积是计算产生磁力的方法，称为安培一匝，简称安面。在电流方向已知的情况下，可以用右手定则来确定线圈和电磁铁的极性。

用右手握住线圈，四指头指向线圈的绕向和电流的方向，则大姆指指的方向就是北极。必须注意，电流的方向及线圈绕相结合起来决定线圈磁场的极性。当两线圈的安匝数相同时，磁力相同。如果将其中一个线圈塞入一铁芯，则磁力线或磁通将增加数百倍，这是由于铁芯的磁阻比空气小，因而产生的磁力线较多。

磁阻相当于电阻，安匝数相当于电压，磁力线数相当于电流。由欧姆定律可知，电压相同时，电阻愈小，则电流愈大；同理，安匝数相同时，磁阻愈小，则磁力线愈多，磁场愈强。由于铁的磁阻小，所以发电机、起动马达的磁场线圈，调节器线圈，点火感应线圈中都放入一根铁心。

电磁线圈电磁线圈是管状线圈，线圈内有一铁芯可以自由地移进或抽出，利用铁芯的运动来操作一些机构或开关。铁心的南极和线圈的北极相邻，铁心的磁极包含在线圈的磁力线中。由于线圈极性与铁心极性不同，因此当电流流过线圈时，对铁心产生吸力。

在汽车上，通常利用电磁线圈来拨动起动马达的传动机构与飞轮齿圈啮合。当电磁线圈用来闭合电气开关的触点时，称为电磁开关。纯半导体与不纯半导体纯净的半导体的导电性能介于绝缘体和导体之间。它的最外层电子不象绝缘体那样受原子核紧紧束缚，少量的电子会因外界的作用如加热等而脱离原子核的束缚，形成少量的自由电子，同时留下电子的空位，叫做空穴。空穴带正电，也能导电。

常用的半导体材料是错和硅。在半导体中掺入某种杂质时，可增加半导体的导电能力。如果在锗中掺入锑，锑原子外层轨道上五个电子中的四个分给了错，多余的一个电子就会自由地移动。这样每掺入一个锑原子，就可以产生一个自由电子，这样的半导体称为N型半导体。如果在纯净的错中掺入铟，铟原子外层轨道上三个电子分给了锗原子，还缺少一个电子才稳定，这样在外层轨道上缺少电子而留下一个空位。

每掺入一个钢原子就产生一个空穴，这样的半导体叫P型半导体。N型半导体的导电，主要是通过自由电子的移动，但也存在着极少的空穴活动（由外界激发而产生）。P型半导体的导电，主要是通过空穴起作用，但也存在着极少的自由电子活动（外界激发产生）。

当半导体的两端加上电压，在N型半导体中，自由电子由负极向正极移动；在P型半导体中，空穴从正极向负极移动。这些作用是二极管、晶体管的工作依据。自由电子和空穴均称为载流子。