Magnetisme har to tydelige likheter med tyngdekraft; begge er en kraft, og jordkloden virker på oss med begge deler, både tyngdekraft og magnetisme. Tyngdekraft virker på alle ting med masse, derfor kjenner vi tyngdekrafta fra Jorda på kroppen, den trekker oss mot bakken. Men, den magnetiske krafta kjenner vi ikke på samme måte fordi kroppsvev ikke er magnetisk. Men en kompassnål er det, og den vil rette seg etter magnetfeltet til Jorda.
Jordkloden er som en stor men svak magnet (Figur 1). Magnetfeltstyrken er høyest i kjernen, langs aksen mellom de magnetisk sør og nord-polene (Holtet 2020). På jordoverflata varierer magnetfeltet mellom 25 og 65 mikroTesla (0,000025 - 0,000065 T) og er sterkest ved polene. Magnetfeltstyrke angis gjerne med feltlinjer (Figur 1). Jo tettere feltlinjer, jo sterkere magnetfelt. Ei kompassnål vil rette seg langs disse feltlinjene, og det er derfor den peker mot den magnetiske sørpolen.
Figur 1: Jordklodens magnetfelt. De magnetiske nord- og sør-polene er ikke på nøyaktig samme sted som de geografiske polene. I tillegg er den magnetiske nordpolen tett ved den geografiske sørpolen, og omvendt. https://www.themegaguide.com/2020/04/earth-magnetic-field.html
For å forstå hvor magnetisme stammer fra må vi ned på atom-nivå. Magnetisme har 3 kilder; (1) elektrisk strøm i bevegelse, og iboende magnetisme som både (2) elektroner og (3) atomkjerner har. Punkt 1 sier at alle partikler med positiv eller negativ ladning som beveger seg vil lage et magnetfelt. Her er en kort demonstrasjon av hvordan en kompassnål kan påvirkes når det settes strøm på en kobberledning tett ved. Punkt 2 og 3 sier at elektroner og atomkjerner har magnetisme. Dvs., på samme måte som elektroner og protoner har masse og elektrisk ladning, så har de også et magnetisk moment. Det magnetiske momentet til elektroner er mye større enn det magnetiske momentet til kjernen, og det er den elektroniske magnetismen som kan gjøre til at et materiale kan være magnetisk. De fleste stoff og forbindelser har et likt antall elektroner i sin grunntilstand og er ikke magnetiske, de må ha uparrede elektroner for å være magnetiske. Tre grunnstoffer er ferromagnetiske ved romtemperatur, dette er jern, kobolt og nikkel (Holtebekk og Linder 2020).
Alle forbindelser har magnetiske egenskaper, fordi de kan ha interaksjon med magnetiske felt.