Magnes trwały - ciało wykonane z materiału ferromagnetycznego o właściwościach magnetycznie twardych, wytwarzający w otaczającej go przestrzeni stałe pole magnetyczne (np. namagnesowany kawałek żelaza). Do opisu właściwości magnesu używa się umownie pojęcia biegunów magnetycznych, jako punktów, w których skupiają się linie wytwarzanego przez magnes pola. Ważną wielkością charakteryzującą magnes jest moment magnetyczny. Magnes podzielony na dwie części staje się dwoma dwubiegunowymi magnesami. W wyniku podzielenia magnesu na najmniejszy z możliwych otrzymujemy magnes elementarny. Pierwotnie nazwą magnes określano pewne rudy (zwłaszcza magnetyt i piryt magnetyczny), które przyciągają kawałki żelaza lub inne magnesy. Oprócz tych magnesów naturalnych, magnesy można uzyskać przez namagnesowanie ciał ferromagnetycznych odznaczających się dużą pozostałością magnetyczną (tzw. stale twarde). Magnesy, używane początkowo tylko w kompasach, znalazły zastosowanie w urządzeniach elektrycznych takich jak: silniki, prądnice, mierniki elektryczne i in.
Popularnym źródłem pola magnetycznego są magnesy trwałe. Pole to wytwarzane jest przez elementarne magnesy, zwane popularnie spinami, jakimi obdarzone są atomy niektórych pierwiastków, z których najważniejsze jest żelazo. Dzięki odpowiedniej obróbce materiały zwierające żelazo porządkują swe spiny, stając się magnesami. Końce magnesu nazywają się biegunami: północnym (N) i południowym (S). W polu magnetycznym biegun północny dąży do ustawienia się wzdłuż pola B, natomiast południowy - w przeciwną stronę.
Biegun magnetyczny północny jest przyciągany przez geograficzny biegun północny Ziemi, biegun magnetyczny południowy - przez biegun południowy Ziemi. Bieguny magnetyczne jednoimienne odpychają się, różnoimienne - przyciągają. W tym sensie północny biegun magnetyczny Ziemi znajduje się na jej biegunie geograficznym południowym i na odwrót.
2. Pole magnetyczne wytwarzane przez przewodnik z prądem
Przewodnik prostoliniowy o długości l. W odległości r od tego przewodnika wartość indukcji magnetycznej wynosi:
B = (I - natężenie prądu).
Przewodnik prostoliniowy o długości l. W odległości r od tego przewodnika wartość indukcji magnetycznej wynosi:
B=
Stała m0 nazywa się przenikalnością magnetyczną próżni i jest jedną ze stałych uniwersalnych w przyrodzie. Jej wartość jest równa m0 = 4p × 10-7 H/m.
Kierunek wektora B jest styczny do okręgu otaczającego przewodnik (jak na rysunku), przy czym zwrot wektora B jest taki, że śruba prawoskrętna wkręcana zgodnie z B przesuwa się w kierunku przepływu prądu.
Wzór na B prawdziwy jest jedynie dla odległości dużo mniejszych od długości przewodnika.
3. Pole magnetyczne wytwarzane przez zwojnicę(cewkę, solenoid)
Zwojnica o długości l, przekroju poprzecznym S i liczbie zwojów N wytwarza pole magnetyczne, które na zewnątrz jest praktycznie równe zeru, zaś w pobliżu jej osi jest równe:
Związek między kierunkiem indukcji B oraz kierunkiem prądu pokazany jest na rysunku. Wewnątrz cewki wytwarzane jest pole jednorodne a na jej końcach linie pola się zakrzywiaja i przypominają linie pola magnetycznego magnesu trwałego.
