Магни́т [от греч. Μαγνῆτις (λίθος), буквально – ка­мень из г. Маг­не­сия], природное или искусственное тело или техническое устройство, обладающее способностью создавать постоянное или переменное магнитное поле. Из-за наличия электронов все окружающие нас тела обладают способностью намагничиваться и проявляют сильно или слабо выраженные магнитные свойства. Тела, изготовленные из магнитотвёрдых материалов (обладающих большой магнитной восприимчивостью, а также заметными величинами остаточной намагниченности и коэрцитивной силы), создающие собственное магнитное поле (после снятия внешнего намагничивающего поля), сохраняющееся в течение длительного времени (до 50 лет и более) в определённом интервале температур и внешних магнитных полей, – принято называть постоянными магнитами. Вещества, обладающие намагниченностью только в присутствии внешнего магнитного поля («временный» магнит) или не сохраняющие данное состояние длительное время либо под действием даже слабых изменений температуры или внешнего магнитного поля относят к магнитомягким материалам.

Магнитные поля могут создаваться не только постоянными магнитами, но и протекающими электрическими токами, поэтому магнитами также называют электромагнитные, сверхпроводящие, а также импульсные источники магнитного поля (соленоиды). При этом импульсные магниты могут использовать разные источники энергии (электрическую, химическую и др.) и быть многоразовыми – использоваться многократно для научных или военных целей (электромагнитные пушки, стреляющие до 200 км) или одноразовыми – разрушаться после 1-го импульса. Максимальная величина магнитного поля в искусственных импульсных магнитах ограничена пондеромоторными силами и на практике лежит в диапазоне от долей Гс до 28 МГс (2,8 ‧ 10³ Тл) в зависимости от величины внутреннего диаметра соленоида и времени импульса. Причём величина искусственного магнитного поля, которое на данный момент может создать многоразовый импульсный магнит, ограничена сверху прочностью нити из полимерного материала «зайлон» (выдерживает нагрузку на растяжение до 6 ‧ 10⁶ Па), которая используется для бандажа соленоида.

Размеры магнитов могут существенно различаться. Известным каждому из нас магнитом гигантских размеров является Земля (открытие впервые опубликовано в 6-и томном трактате «О магните, магнитных телах и большом магните – Земле» У. Гильбертом в 1600). Однако если средняя величина магнитного поля Земли (геомагнитного поля) составляет 0,5 Э (0,5 ‧ 10^-4 Тл), то такие природные магниты, как компактные и быстро вращающиеся астрономические объекты (белые карлики, нейтронные звёзды и чёрные дыры), могут создавать поля до 10⁸ Тл.

К одним из самых маленьких искусственно созданных магнитов относятся, например, магнитные наночастицы, или один бит информации в устройстве магнитной записи, с характерным размером несколько нанометров. Самые большие магниты весят десятки тонн и применяются для ускорения и фокусировки пучков заряженных частиц в коллайдерах, синхротронах, а также высокополевой томографии (7 Тл).

Рис. 1. Железные опилки, расположенные по силовым линиям магнитного поля. Windell Oskay / flickr.com. CC BY 2.0Рис. 1. Железные опилки, расположенные по силовым линиям магнитного поля. Windell Oskay / flickr.com. CC BY 2.0Распределение силовых линий магнитного поля постоянного магнита представлено на рис 1. При этом на поверхности магнита формируются южный ($\text{S}$) и северный ($\text{N}$) магнитные полюса. Силовые линии направлены от полюса $\text{N}$ к $\text{S}$. Производятся также многоплюсные постоянные магниты. В любых магнитах одноимённые полюса отталкиваются, а разноимённые притягиваются. В таком природном магните, как Земля, магнитные полюса находятся в постоянном движении, а иногда даже происходит их инверсия (при этом географические полюса – Северный и Южный – остаются неизменными). В настоящее время северный магнитный полюс Земли смещается в сторону РФ (от канадской Арктики в сторону Сибири) со скоростью 40–55 км в год.

В течение примерно 25 столетий люди использовали и продолжают использовать постоянные магниты на основе оксидов, как наиболее дешёвые и устойчивые к коррозии; так, первыми природными магнитами были куски магнетита (оксида железа $\text{FeOFe}_2\text{O}_3$), и до сих пор ферриты, оксиды бария $\text{BaO} \cdot 6\text{Fe}_2\text{O}_3$ и стронция $\text{SrO} \cdot 6\text{Fe}_2\text{O}_3$ занимают 85 % (в весовом выражении) и 35 % (в ценовом выражении) мирового рынка постоянных магнитов.

В настоящее время магниты производятся в объёмах сотен тысяч тонн. Одними из наиболее сильных – с максимальным энергетическим произведением $(BH)_{max}$ до 54 МГсЭ – являются редкоземельные постоянные магниты марки $\text{NdFeB}$. В каждом современном мобильном телефоне встроено по 3 магнита данной марки. Магниты широко используются в электромашинах, магнитных сепараторах, магнитных редукторах, магнитных муфтах и т. д.

Само название «магнит» происходит от греческого μαγνῆτις или от Μαγνῆτις λίϑος, буквально – камень из Магнесии-на-Меандре, и, по преданиям, связано либо с именем греческого пастуха Магнеса, гвозди на подошвах ботинок которого прилипали к намагниченной руде, либо с наименованием македонского племени магнетов, происходящего от Магнета – сына Зевса и Фии.

Рис. 2. Намагниченный кусок железной руды. Фото: Phil Degginger / Alamy / legion-media.ruРис. 2. Намагниченный кусок железной руды. Фото: Phil Degginger / Alamy / legion-media.ruПредположительно, первый природный постоянный магнит [естественно намагниченный ударом молнии кусок оксида железа $\text{FeOFe}_2\text{O}_3$ или $\text{Fe}_3\text{O}_4$ (природная железная руда магнетита, содержащая включения маггемита $γ\text{-Fe}_2\text{O}_3$; рис. 2.)] использовался в первых компасах на судах ещё в 6 в. до н. э.

Первое применение магнитов в медицинских целях восходит к Гиппократу (около 460 до н. э. – около 370 до н. э.), который использовал оксиды железа (магнетит и гематит) для остановки кровотечения.

Рис. 3. Магнитный компас в форме ложки, который использовался в Китае в начале нашей эры.Рис. 3. Магнитный компас в форме ложки, который использовался в Китае в начале нашей эры.В доколумбовой Америке, Шумере, Древней Греции и Китае магниты использовались в культовых целях. На рисунках представлены первые магнитные компасы, например в форме ложки (рис. 3) – использовался в Китае в начале нашей эры, а также компас английских моряков (рис. 4).

Рис. 4. Э. Кальпепер. Компас морской. Лондон (Великобритания). Первая четверть 18 в.Рис. 4. Э. Кальпепер. Компас морской. Лондон (Великобритания). Первая четверть 18 в.Первыми искусственными постоянными магнитами были стальные иглы, намагниченные в поле Земли за счёт процесса термомагнитного намагничивания при закаливании (эффект открыт китайским учёным Цзэн Гунляном в 1064), которые при плавании в воде ориентируются в магнитном поле Земли. Данный шаг привёл к изобретению навигационного компаса, который был описан Шэнь Ко около 1088 г.

Рис. 5. Овальный магнит Петруса Перегринуса. Иллюстрация из книги: Пьер де Марикур. Petri Peregrini Maricurtensis De magnete, seu, Rota perpetui motus, libellus. 1558. Библиотека и архивы Смитсоновского института, Вашингтон.Рис. 5. Овальный магнит Петруса Перегринуса. Иллюстрация из книги: Пьер де Марикур. Petri Peregrini Maricurtensis De magnete, seu, Rota perpetui motus, libellus. 1558. Библиотека и архивы Смитсоновского института, Вашингтон.Через два столетия, в 1269 г., Петрус Перегринус представил своё изобретение – овальный магнит, установленный внутри деревянной коробки (рис. 4). Инструмент также помещался в чашу с водой, чтобы определить азимут Солнца.

В 1820 г. А.-М. Ампер изобрёл соленоид для усиления, магнитного действия проводника с током, открытого Х. Эрстедом, а первый электромагнит был изобретён У. Стёрдженом (1825). Ф. Биттер в 1933 г. сконструировал электромагнит для создания сильного (до 10 Тл) стационарного магнитного поля (т. н. катушка, или магнит Биттера). В 1923 г. П. Л. Капица выдвинул идею генерации импульсного магнитного поля и реализовал её, получив импульсные магнитные поля до 50 Тл. Существенный вклад в развитие учения о магнитах и магнетизме внесли Ж.-Б. Био, Ф. Савар, П.-С. Лаплас, Х. А. Лоренц, Дж. К. Максвелл, М. Фарадей, В. Э. Вебер, Э. Х. Ленц, Ж. Б. Л. Фуко, Дж. Генри, Н. Тесла, П. Кюри, Л. Неель, М. Планк, Н. Бор и многие другие.

Научные исследования в области квантовой механики показали наличие собственного механического момента у электрона приводит к возникновению спинового (собственного) магнитного момента. Спиновый магнитный момент электрона в магнитном поле может иметь только две, равные и противоположно направленные, проекции на направление поля $\boldsymbol{H}$, которые равны по модулю магнетону Бора: $\mu _В = \textit{ħ}e/2mc$. Спиновые и орбитальные магнитные моменты электронов и создают суммарные магнитные моменты атомов и молекул, что обусловливает возникновение намагниченности у магнитов и других магнитных материалов.