Ще за тисячу років до перших спостережень електричних явищ, людство вже почало накопичувати знання про магнетизм. І всього чотириста років тому, коли становлення фізики як науки тільки почалося, дослідники відокремили магнітні властивості речовин від їх електричних властивостей, і тільки після цього почали вивчати їх самостійно. Так було покладено експериментальне і теоретичне початок, стало до середини 19 століття фундаментом едіною теорії електричних і магнітних явищ.
Схоже, що незвичайні властивості магнітного залізняку були відомі ще в період бронзового століття в Месопотамії. А після початку розвитку залізної металургії люди помітили, що він притягує вироби із заліза. Про причини цього тяжіння замислювався і давньогрецький філософ і математик Фалес із міста Мілет (640-546 рр. до н. е.), він пояснював це тяжіння душею мінералу.
Грецькі мислителі уявляли, як невидимі пари огортають магнетит і залізо, як ці пари тягнуть речовини один до одного. Слово «магніт» могло статися він назви міста Магнесії-у-Сіпілу в Малій Азії, недалеко від якого залягав магнетит. Одна з легенд розповідає, що пастух Магнис як опинився зі своїми вівцями поруч зі скелею, яка притягнула до себе залізний наконечник його посоху і чоботи.
У старокитайському трактаті «Весняні і осінні запису майстра Лю» (240 р. до н. е..) згадується властивість магнетиту притягувати до себе залізо. Через сто років китайці відзначили, що магнетит не притягує ні мідь, ні кераміку. У 7-8 століттях вони помітили, що намагнічена залізна голка, будучи вільно підвішена, повертається у напрямку до Полярної зірки.
Так до другої половині 11 століття в Китаї почали виготовляти морські компаси, які європейські мореплавці освоїли лише через сто років після китайців. Тоді китайці вже виявили здатність намагніченої голки відхилятися в напрямку схід північного, і відкрили, таким чином, магнітне схилення, випередивши в цьому європейських мореплавців, які прийшли до точно такого висновку лише в 15 столітті.
В Європі першим властивості природних магнітів описав філософ з Франції П'єр де Марикур, який у 1269 році перебував на службі в армії сицилійського короля Карла Анжуйського. В період облоги одного з італійських міст, він відправив одному в Пікардію документ, який увійшов в історію науки під назвою «Лист про магніті», де і розповів про своїх експериментах з магнітним залізняком.
Марикур зазначив, що в будь-якому шматку магнетиту є дві області, які особливо сильно притягують до себе залізо. Він помітив у цьому схожість з полюсами небесної сфери, тому запозичив їх назви для позначення областей максимуму магнітної сили. Звідти й пішла традиція називати полюси магнітів південним і північним магнітними полюсами.
Марикур писав, що якщо розбити будь-який шматок магнетиту на дві частини, то в кожному уламку з'являться власні полюса.
Марикур вперше пов'язав ефект відштовхування і тяжіння магнітних полюсів з взаємодією різнойменних (південного і північного), або однойменних полюсів. Марикур по праву вважається піонером європейської експериментальної наукової школи, його нотатки про магнетизм відтворювалися в десятках списків, а з появою книгодрукування видавалися у формі брошури. Їх цитували багато вчених натуралісти аж до 17 століття.
Насилу Марикура був добре знайомий і англійський природодослідник, науковець і лікар Уїльям Гільберт. У 1600 році він опублікував працю «Про магніті, магнітних тілах і великому магніті ― Землі». У цій праці Гільберт привела всі відомі на той момент відомості про властивості природних магнітних матеріалів і намагніченого заліза, а також описав свої власні досліди з магнітним шаром, в яких відтворив модель земного магнетизму.
Зокрема він дослідним шляхом встановив, що на обох полюсах «маленької Землі» стрілка компаса повертається перпендикулярно її поверхні, у екватора встановлюється паралельно, а на середніх широтах ― повертається в проміжне положення. Таким чином Гильберту вдалося змоделювати магнітне нахилення, про якого у Європі знали більше 50 років (в 1544 році його описав Георг Хартман, механік з Нюрнберга).
Гільберт відтворив також геомагнітне схилення, яке він приписав не ідеально гладкої поверхні кулі, а у масштабі планети пояснив цей ефект тяжінням між континентами. Він виявив, як сильно розігріту залізо втрачає свої магнітні властивості, а при охолодженні – відновлює їх. Нарешті, Гільберт першим чітко розрізнив тяжіння магніту і тяжіння бурштину, натертого шерстю, яке назвав електричної силою. Це був воістину новаторський труд, оцінений як сучасниками, так і нащадками. Гільберт відкрив, що Землю буде правильним вважати «великим магнітом».
До самого початку XIX століття наука про магнетизм просунулася дуже небагато. В 1640 році Бенедетто Кастеллі, учень Галілея, пояснив тяжіння магнетиту безліччю дуже маленьких магнітних частинок, що входять до його складу.
У 1778 році Себальд Бругманс, уродженець Голландії, помітив, як вісмут і сурма відштовхували полюса магнітної стрілки, що стало першим прикладом фізичного феномена, який пізніше Фарадей назве диамагнетизмом.
Шарль-Огюстен Кулон у 1785 році, за допомогою точних вимірювань на крутильних вагах, довів, що сила взаємодії магнітних полюсів між собою обернено пропорційна квадрату відстані між полюсами ― так само точно, як і сила взаємодії електричних зарядів.
З 1813 року датський фізик Ерстед старанно намагався експериментально встановити зв'язок електрики з магнетизму. В якості індикаторів дослідник використовував компаси, але довго не міг досягти мети, адже він очікував, що магнітна сила паралельна току, і мав електричний провід під прямим кутом до стрілкою компаса. Стрілка ніяк не реагувала на виникнення струму.
Навесні 1820 року, під час однієї з лекцій, Ерстед натягнув провід паралельно стрілці, причому не ясно, що привело його до цієї ідеї. І ось стрілка хитнулася. Ерстед чомусь припинив експерименти на кілька місяців, після чого повернувся до них і зрозумів, що «магнітна дія електричного струму направлено по окружностях, що охоплює цей струм».
Висновок був парадоксальним, адже раніше обертаються сили не проявляли себе в механіці, ні де-небудь ще в фізиці. Ерстед написав статтю, де виклав свої висновки, і більше электромагнетизмом так і не займався.
Восени того ж року француз Андре-Марі Ампер приступив до дослідів. Насамперед повторивши і підтвердивши результати і висновки Ерстеда, на початку жовтня він виявив тяжіння провідників, якщо струми в них спрямовані однаково, і відштовхування, якщо струми протилежні.
Ампер вивчив також взаємодія між непараллельными провідниками з струмом, після чого описав його формулою, названої пізніше законом Ампера. Учений показав і те, що згорнуті в спіраль проводу зі струмом повертаються під дією магнітного поля, як це відбувається зі стрілкою компаса.
Нарешті, він висунув гіпотезу про молекулярних струмах, згідно з якою всередині намагнічених матеріалів мають місце безперервні мікроскопічні паралельні один одному кругові струми, службовці причиною дії магнітного матеріалів.
У той же час Біо і Савар спільно вивели математичну формулу, що дозволяє обчислювати інтенсивність магнітного поля постійного струму.
І ось, до кінця 1821 року Майкл Фарадей, який вже працював у Лондоні, виготовив пристрій, в якому провідник зі струмом обертався навколо магніту, а інший магніт повертався навколо іншого провідника.
Фарадей висунув припущення, що і магніт, і провід оповиті концентричними силовими лініями, які й обумовлюють їх механічне вплив.
З часом Фарадей впевнився у фізичній реальності силових магнітних ліній. До кінця 1830-х вчений вже чітко усвідомлював, що енергія постійних магнітів, так і провідників зі струмом, розподілена в навколишньому просторі, що заповнений магнітними силовими лініями. У серпні 1831 року досліднику вдалося змусити магнетизм виробляти генерацію електричного струму.
Пристрій складався з залізного кільця з розташованими на ньому двома протилежними обмотками. Першу обмотку можна було замикати на електричну батарею, а друга з'єднувалася з провідником, поміщених над стрілка магнітного компаса. Коли по дроту першої котушки тек постійний струм, стрілка не змінювала свого становища, але починала хитатися в моменти його вимикання і вмикання.
Фарадей прийшов до висновку, що в ці моменти у проводі другої обмотки виникали електричні імпульси, пов'язані із зникненням або виникненням магнітних силових ліній. Він зробив відкриття, що причиною виникає електрорушійної сили є зміна магнітного поля.
В листопаді 1857 року Фарадей написав лист в Шотландію професор Максвеллу з проханням надати математичну форму знань про електромагнетизм. Максвелл прохання виконав. Поняття електромагнітного поля знайшло місце у 1864 році в його мемуарах.
Максвелл ввел термин «поле» для обозначения части пространства, которая окружает и содержит тела, пребывающие в магнитном или электрическом состоянии, причем он особо подчеркнул, что само это пространство может быть и пустым и заполненным совершенно любым видом материи, а поле все равно будет иметь место.
У 1873 році Максвелл видав «Трактат про електрику і магнетизм», де представив систему рівнянь, які об'єднують електромагнітні явища. Він дав їм назву загальних рівнянь електромагнітного поля, і донині вони звуться рівняннями Максвелла. З теорії Максвелла магнетизм – це взаємодія особливого роду між електричними струмами. Це фундамент, на якому побудовані всі теоретичні та експериментальні роботи, що відносяться до магнетизму.
