miniatura|Llimadures de ferro alineades entorn d'un imant, seguint el seu camp magnètic
En física, el camp magnètic és una entitat física generada per la presència de càrregues elèctriques en moviment (com ara els corrents elèctrics), o bé per la presència de partícules quàntiques amb espín, i que exerceix una força sobre les altres càrregues que es mouen sota la seva influència. Els camps magnètics envolten els corrents elèctrics, els dipols i els camps elèctrics variables.
Quan els dipols són dintre del radi d'acció d'un camp magnètic, els dipols magnètics s'alineen de manera que els seus eixos siguin paral·lels a les línies de camp, de la mateixa manera que ho farien les llimadures de ferro en presència d'un imant (vegeu la imatge de la dreta). Els camps magnètics també tenen la seva pròpia energia, amb una densitat d'energia proporcional al quadrat de la intensitat de camp. Al Sistema Internacional d'unitats el camp magnètic es mesura en tesles.
Hi ha tota una sèrie de fenòmens on es manifesten els camps magnètics. Per a la física dels materials magnètics vegeu: magnetisme, imant, ferromagnetisme, paramagnetisme i diamagnetisme. Per als creats pels dipols estacionaris i els corrents elèctrics constants vegeu: Corrent elèctric i magnetoestàtica. Per als camps magnètics creats per corrents elèctrics variables vegeu: electromagnetisme.
El camp elèctric i el camp magnètic són estretament relacionats en dos sentits: primer, els canvis en qualsevol dels dos camps poden causar, induir, canvis a l'altre d'acord amb les equacions de Maxwell; segon, d'acord amb la teoria de la relativitat especial d'Einstein, una força magnètica a un sistema inercial de referència pot ser una força elèctrica a un altre sistema de referència i viceversa (vegeu electromagnetisme relativista). Tots dos camps junts formen el camp electromagnètic, que és conegut per ser darrere de fenòmens com la llum i altres ones electromagnètiques.
Història
Des del , els filòsofs grecs van descriure - i van intentar explicar - l'efecte de minerals rics en magnetita. Aquestes roques procedien entre altres de la ciutat de Magnèsia que va donar el seu nom al fenomen.
L'agulla «assenyala-sud» l'esmenta per primera vegada al Chen Koua i, tot i que hi ha constància del coneixement de l'imant a la XinaBertrand Gille; (s. dir.), Histoire des tècniques, Gallimard, coll. « La Pléiade », 1978 des del , el problema del magnetisme terrestre apareix molt més tard. La utilització de la brúixola en les tècniques de navegació dataria del i el seu ús exacte resta pendent de precisar a conseqüència d'una navegació essencialment costanera a aquella època. Les brúixoles feien ús del camp magnètic terrestre, que avui en dia es troba més o menys alineat amb l'eix de rotació terrestre, raó per a la qual una brúixola que indica el pol magnètic, indica també (encara que aproximadament) la direcció del pol geogràfic.
A Occident, Petrus Peregrinus també conegut com a Pierre Pèlerin de Maricourt va ser un dels primers a treballar sobre el magnetisme, el 1269 va escriure la seva Epistola de magnete on descriu la construcció d'una brúixola magnètica més o menys a la mateixa època que els savis xinesos. El 1295 Ramon Llull escriu Sobre l'art de la navegació on parla de la utilització de la brúixola.Camí de Sicília: l'expansió mediterrània de Catalunya Oriol Junqueras pàgina 28 Gairebé tres segles més tard, William Gilbert, un metge, filòsof natural i físic anglès va replicar el treball de Peregrinus i va ser el primer a establir explícitament que la mateixa Terra era un imant. La gran obra de Gilbert és De Magnete, que va ser publicada l'any 1600 i va ajudar a establir l'estudi del magnetisme com una ciència.
El 1750 John Michell va publicar la seva obra “A Treatise of Artificial Magnets, in which is shown an easy and expeditious method of making them superior to the best natural ones: and also, A Way to improve the Natural ones, and of changing or converting their Poles" on va escriure que els pols magnètics s'atreuen i es repel·leixen segons la llei de la inversa del quadrat. Més tard, el 1785, Charles-Augustin de Coulomb va verificar la llei de Michell i va establir de manera explícita que els pols Nord i Sud no poden ser separats.
Per als enciclopedistes de la il·lustració,"L'Encyclopédie - Volume 9 publié en décembre 1765 el magnetisme és el nom general que es dona a les diferents propietats de l'imant", atribuint els seus efectes a una "matèria subtil"<ref>Aquí ens trobem davant d'un dels obstacles epistemològics més difícils de superar segons l'obra de Gaston Bachelard: el substancialisme, l'explicació monòtona de les propietats físiques a través del concepte de substància, atès que segons la doctrina del substancialisme tot el que és real és una substància o només pot ser comprès a partir de la noció de substància. Per tant, de la mateixa manera que es va considerar el magnetisme com un tipus de matèria, es va definir l'electricitat com un fluid infinitament subtil" i la calor com un element, el calòric. Vegeu </ref> diferent de l'aire» (perquè aquests fenòmens tenen igualment lloc en el buit) que diuen magnètic. Més enllà afirmen que «és encara una qüestió no menys difícil la de saber si hi ha alguna relació entre la causa del magnetisme i la de l'electricitat, ja que hom no coneix gaire millor l'una que l'altre.»
miniatura|Hans Christian Ørsted, Der Geist in der Natur, 1854 L'electricitat i el magnetisme es van desenvolupar com a ciències independentment l'una de l'altra fins al 1820, quan un físic i químic danès anomenat Hans Christian Ørsted (1777 – 1851) que pensava que totes les forces de la natura eren relacionades entre si, va observar una relació entre els dos fenòmens: experimentant amb una pila voltaica Ørsted va veure que el corrent elèctric que passava per un filferro podia afectar l'agulla magnètica d'una brúixola (experiment d'Ørsted) Poc després es va comprovar que tot fenomen magnètic era produït per corrents elèctrics i s'unificaren de manera definitiva el magnetisme i l'electricitat, originant la branca de física que coneixem com a electromagnetisme.
Francesc Joan Domènec Aragó (1786 - 1853), va presenciar l'experiment d'Ørsted a Ginebra en què el corrent elèctric desvia una agulla imantada i el va repetir a París animant a Ampère a investigar sobre el fenomen. Va descobrir la imantació de ferro per un corrent elèctric i, de manera independent a Ampère, va construir el primer electroimant. miniatura|Dibuix d'un camp magnètic a l'obra Principia Philosophiae (1644) de René Descartes. Es tracta d'un dels primers dibuixos del concepte de camp magnètic, mostra el camp magnètic de la Terra (D) atraient diferents imants (I, K, L, M, N) ilustrant la teoria del magnetisme. Descartes pensava que el magnetisme era causat per la circulació de petites partícules.
André-Marie Ampère (1775 – 1836) va assistir a la presentació que Francesc Aragó va fer a l'Acadèmia Francesa de les Ciències el setembre del 1820(en francès) Chronologie de la vie d'André-Marie Ampère de les descobertes d'Ørsted i va desenvolupar un interès tan gran sobre el tema que en molt poc temps, el 25 de setembre del 1920, va llegir una memòria sobre l'efecte del corrent elèctric d'una pila voltaica sobre una agulla magnètica i presentà un fet nou: la interacció de dos corrents sense mediació d'un imant. Ampère va continuar treballant sobre els corrents elèctrics durant els anys següents, presentant memòries a l'Acadèmia de les Ciències i publicant els resultats del seu treball, finalment el 1827 va publicar Mémoire sur la théorie mathématique des phénomènes électrodynamiques uniquement déduite de l'expérience on va exposar els seus experiments i els fonaments dels fenòmens observats (el que avui coneixem com a llei d'Ampère): Dos conductors paral·lels a través dels quals passa un corrent en el mateix sentit s'atreuen i es repel·leixen si els corrents van en sentit oposat; l'efecte magnètic d'un conductor a través del qual passa un corrent elèctric és idèntic al d'un imant permanent; la magnetització és alineament de les molècules a causa d'un camp magnètic extern.
El 1873, James Clerk Maxwell unifica el camp magnètic i el camp elèctric, al si de la teoria de l'electromagnetisme.
El 1873, Zénobe Gramme descobreix el primer motor elèctric de corrent continu, utilitzable a gran escala.
El 1905, Albert Einstein publica la teoria de la relativitat especial i obté els camps magnètics com el resultat de la transformació relativista dels camps electroestàtics.
El 1933, Walther Meissner i Robert Ochsenfeld descobreixen que una mostra superconductora submergida a un camp magnètic té tendència a expulsar aquest del seu interior (efecte Meissner).
El 1944, Lars Onsager proposa el primer model (anomenat model d'Ising) que descriu el fenomen del ferromagnetisme.
El 1966, el doctor Karl Strnat descobreix els primers imants samari-cobalt, d'una energia fenomenal (18 a 30 MGOe).(en francès) Épreuve de TIPE Chimie 2002 : Terres rares
El 1968 es descobreixen els púlsars, restes d'estrelles extraordinàriament denses, seu dels camps magnètics més intensos que existeixen avui en la naturalesa (4×108 tesles per al púlsar del Cranc, per exemple).
El 1983, un equip internacional crea imants amb una aleació de neodimi, ferro i bor. Aquests imants permanents són els més potents coneguts fins avui (aproximadament 1,25 tesla).
El 1998, un equip rus crea un camp magnètic polsat per una explosió que arriba a 2800 T.(en anglès) IEEE : « With record magnetic fields to the 21st Century »
El 12 de desembre de 1999, un equip americà crea un camp magnètic continu d'una intensitat de 45 T.(en anglès) World's Most Powerful Magnet Tested Ushers in New Era for Steady High Field Research
El 2006, s'aconsegueixen camps magnètics polsants de 100 T sense destrucció.(en anglès) Los Alamos National Laboratory
Definició En física clàssica, el camp magnètic és un camp vectorial, un vector a cada punt de l'espai per a qualsevol moment, que en unitats del Sistema Internacional es mesura en tesles (un tesla és un newton-segons per coulomb-metre). Aquest camp vectorial té la propietat d'ésser solenoidal.
El camp pot ser definit i mesurat per mitjà d'un petit dipol magnètic, com per exemple un petit imant. El camp magnètic exerceix un moment de força sobre els dipols magnètics que tendeix a adquirir la mateixa direcció que el camp, de manera idèntica al cas d'una brúixola, i a més la magnitud d'aquest parell de forces és proporcional a la magnitud del camp magnètic. En conseqüència, per tal de mesurar el camp magnètic a un punt determinat de l'espai s'hi pot posar un petit imant que pugui girar lliurement, com una brúixola; la direcció vers la que apunti serà la de i la ràtio de la màxima magnitud del parell de forces del moment magnètic de l'imant serà la magnitud de .
Hi ha altres vies diferents, físicament equivalents, per tal de definir el camp magnètic, com per exemple a través de la força de Lorentz o a través d'una solució de les equacions de Maxwell.
De qualsevol de les definicions que es pugui utilitzar es deriva que el camp vectorial magnètic, essent un producte vectorial, és un pseudovector o vector axial.
En el cas d'un imant en barra, la direcció del camp magnètic és la següent: A l'interior de l'imant apunta grosso modo cap al pol nord de l'imant mentre que a l'exterior ho fa cap al pol sud.
B i H