我國(guó)是用文字記載電磁現(xiàn)象最早的國(guó)家之一。早在公元前16-15世紀(jì)，殷商時(shí)代的甲骨文字中就有“雷”字；西周時(shí)代的青銅器上發(fā)現(xiàn)刻有“電”字。西漢末年，《春秋緯·考異郵》中有“玳瑁吸 ”的記載，它告訴人們經(jīng)過(guò)摩擦的玳瑁，能夠吸引微小的物體。東漢王充已把頓牟被摩擦后可以吸引微小物體，與磁石吸引針的現(xiàn)象同時(shí)提出，這說(shuō)明當(dāng)時(shí)對(duì)這兩種吸引現(xiàn)象引起了同樣重視。在《三國(guó)志·吳書(shū)》中，曾有這樣的說(shuō)法：“琥珀不取腐芥，磁石不受曲針”，這就是說(shuō)，腐爛的芥草不被摩擦過(guò)的琥珀吸引，比較柔軟易于彎曲的金屬也不被磁石吸引。這個(gè)發(fā)現(xiàn)說(shuō)明當(dāng)時(shí)已經(jīng)初步可以分清哪些物質(zhì)可以被吸引，哪些物質(zhì)不被吸引。晉代張華曾發(fā)現(xiàn)用梳子梳理頭發(fā)和解脫絲綢毛料衣服時(shí)的起電現(xiàn)象。明代的都邛在《三余贅筆》中，曾記述了一種絲綢摩擦起電現(xiàn)象，“吳綾出火。吳綾為裳，暗室中力持曳，以手摩之良久，火星直出?！?

      號(hào)稱(chēng)古希臘七賢之一的泰勒斯在公元前600年左右，發(fā)現(xiàn)摩擦過(guò)的琥珀可以吸引輕小的干草葉。琥珀是一種礦物化的黃色樹(shù)膠，在古代用于裝飾，琥珀和金子一樣發(fā)亮，因此當(dāng)時(shí)被稱(chēng)為“琥珀金”，后來(lái)則稱(chēng)為“琥珀電”。古羅馬自然哲學(xué)家普林尼（Pliny公元23～79年）曾講了兩個(gè)傳說(shuō)：其一是說(shuō)牧羊人瑪格內(nèi)斯在克里特島的艾達(dá)山上時(shí)，他的鞋被山石所吸，以至于很難行走；另一個(gè)是說(shuō)，有一座沿海的磁山，它可以使駛向它的船四分五裂，原因是釘在船上的釘子，在磁山的吸引力作用下被拔掉了。這些傳說(shuō)證明西方古代也是很早就發(fā)現(xiàn)了磁現(xiàn)象。據(jù)說(shuō)磁石這個(gè)詞，是古羅馬自然哲學(xué)家和詩(shī)人盧克萊修從磁鐵礦的產(chǎn)地，小亞細(xì)亞的地名Magnesia得來(lái)的。 

      為什么會(huì)產(chǎn)生前面所敘述的這種吸引現(xiàn)象，古代人曾試圖給予解釋。在《論衡·亂龍篇》中這樣寫(xiě)道：“他類(lèi)有似，不能掇取者何也？氣性異殊，不能相感動(dòng)也。”這就是說(shuō)，琥珀和磁石為什么對(duì)有些類(lèi)似的東西，不能產(chǎn)生吸引的效果呢？是由于氣性不同，不能互相感應(yīng)的緣故。東晉郭璞在《山海經(jīng)圖贊》中也有類(lèi)似的解釋?zhuān)渲袑?xiě)道：“磁石吸鐵，玳瑁取芥，氣有潛通，數(shù)有冥合?！蔽鳚h劉安（公元前200—122年）等人著的《淮南子》中，對(duì)雷、電作如下的解釋?zhuān)骸半娂庖病?，“陰?yáng)相薄為雷，激揚(yáng)為電。”這就是說(shuō)，當(dāng)時(shí)把雷看做是陰陽(yáng)相互作用的產(chǎn)物，把電則看做是激發(fā)的氣。這種看法，是比較接近幾百年后的近代關(guān)于電的學(xué)說(shuō)的。 

      盧克萊修在他的《物的本性》長(zhǎng)詩(shī)中，對(duì)磁石吸鐵現(xiàn)象作了這樣的解釋?zhuān)簭拇攀邪l(fā)射出一種看不見(jiàn)的細(xì)小微粒，這種微粒通過(guò)空氣進(jìn)入鐵中，從而引起磁石與鐵的相互吸引現(xiàn)象的發(fā)生。宋代的陳顯微在《古文參同契箋注集解》中，對(duì)磁石吸鐵有過(guò)這樣的解釋?zhuān)骸按攀F，皆陰陽(yáng)相感，阻礙相通之理……”這就是說(shuō)，磁石吸鐵也是由陰陽(yáng)相互感應(yīng)引起的。 

      由此可見(jiàn)，古代對(duì)電與磁的吸引現(xiàn)象的產(chǎn)生有兩種解釋?zhuān)阂环N是陰陽(yáng)感應(yīng)作用引起的；一種是“氣”或“微粒”的作用引起的。 

      磁石吸鐵現(xiàn)象，在指南針發(fā)明前就有各種應(yīng)用的記載，如《水經(jīng)注》等書(shū)中，提到秦始皇為了防備刺客行刺，就曾經(jīng)用磁石建造阿房宮的北闕門(mén)，以阻止身帶刀劍的刺客入內(nèi)。此外醫(yī)書(shū)上還談到用磁石吸鐵的作用，來(lái)治療吞針。 

      把磁石利用在指向上，是在發(fā)現(xiàn)地磁場(chǎng)對(duì)磁石作用之后，并且經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段最后制成了指南針。 

      最早指南的磁石，叫做司南，它是由磁石制成一種勺狀的物體，把它放在光滑的圓盤(pán)上，勺底（球形）與盤(pán)接觸，勺柄作為指向用。東漢王充在《論衡》中，對(duì)司南作了比較詳細(xì)的描述。他寫(xiě)道：“司南之杓，投之于地，其柢指南?！边@就是說(shuō)，把勺狀的磁石，放在刻有表示方位的銅盤(pán)上，它的柄停止在指南方向上。雖然司南只是天然磁石的利用，它的靈敏度是很低的，但是它卻給人以啟示：有一種地磁存在，利用磁石可以指向。 

      北宋時(shí)期，已經(jīng)可以用人工的方法制造一種新的指向儀器，這就是指南魚(yú)。它的制作過(guò)程，有個(gè)重大的突破，就是采用磁化的方法。制作過(guò)程可分為兩步，第一步是使魚(yú)形鐵加熱，達(dá)到700℃左右變成順磁體；第二步再把魚(yú)尾對(duì)正子位（北方）進(jìn)行蘸水，使魚(yú)磁化，成為一個(gè)指向儀器。

關(guān)于指南針的制造和安裝方法，最早出現(xiàn)在北宋沈括（1035～1095年）的《夢(mèng)溪筆談》的第24卷《雜志一》中。其中對(duì)指南針的制造有這樣的記載：“方家以磁石磨針?shù)h，則能指南，然常微偏東，不全南也?！边@說(shuō)明沈括不僅發(fā)現(xiàn)了針狀的指南儀器，而且也發(fā)現(xiàn)地磁場(chǎng)的南北極與地球的南北方向并不完全一致。此外，沈括還提出了四種簡(jiǎn)單的指南儀器的結(jié)構(gòu)。第一種是水浮法，就是將指南針穿在幾節(jié)燈芯草上，并使它浮在水面指示方向。這就是后來(lái)常用的在遠(yuǎn)海航行中曾使用過(guò)的水浮磁針儀器。第二種是指旋法，就是將指南針?lè)旁谀粗傅闹讣咨?，?jīng)適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)而指示方向。第三種是碗唇法，就是把磁針?lè)旁谕胙厣希裴樛７€(wěn)后以指示方向。第四種方法是絲懸法，就是用芥子那樣大小的一滴蠟粘接一根蠶絲，并把磁針用絲縷懸掛起來(lái)，以指示方向。這種絲懸法最接近近代的各種指示儀器的方法。對(duì)這四種方法，沈括自己有一個(gè)評(píng)價(jià)，他認(rèn)為前三種方法都有明顯的缺點(diǎn)，唯獨(dú)絲懸法最好。

沈括所記載的幾種方法都沒(méi)有方位盤(pán)。不久磁針與方位盤(pán)結(jié)合起來(lái)，使指南針的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新階段。羅盤(pán)的出現(xiàn)為航海提供了一個(gè)可靠而方便的指向儀器。最早在我國(guó)出現(xiàn)了水羅盤(pán)。南宋朱繼芳的航海詩(shī)中就有：“沈石尋孤嶼，浮針辨四維”的詩(shī)句。后來(lái)，我國(guó)指南針傳入歐洲之后，西方制成了旱羅盤(pán)，羅盤(pán)的磁針支在一個(gè)固定的釘尖上，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，而釘盤(pán)就是刻有方位的方向盤(pán)。到了16世紀(jì)，歐洲出現(xiàn)了航海羅盤(pán)，這種羅盤(pán)的結(jié)構(gòu)，增加了兩個(gè)銅圈組成的常平架，小銅圈正好內(nèi)切于大銅圈，并且由曲樞軸把它們聯(lián)接起來(lái)，然后再把它們安放在一個(gè)固定支架上。

指南針的發(fā)明，不僅為航海提供了一個(gè)非常準(zhǔn)確的指向儀器，而且也為研究地磁三要素創(chuàng)造了條件。

沈括在《夢(mèng)溪筆談》中記載了磁針的南北指向與地球的南北方向并不完全一致，這就是說(shuō)存在著一個(gè)磁偏角。但是這個(gè)偏角多大，當(dāng)時(shí)并沒(méi)有進(jìn)行定量的研究。美洲大陸的發(fā)現(xiàn)者，意大利的航海家哥倫布于1492年在海上航行時(shí)，發(fā)現(xiàn)羅盤(pán)上的指針并不是指向北極星，而是向西偏5～6度。在陸地上最早對(duì)磁偏角進(jìn)行定量測(cè)定的，是德國(guó)天體物理學(xué)家哈特曼，他在1544年3月4日給友人的一封信中指出：“磁針指北端稍向東偏9度左右，并且還發(fā)現(xiàn)磁針并不保持水平，其中一端向下傾斜?！彼谛胖邢蛴讶吮硎?，磁針向下方傾斜的原因還不十分清楚。

磁傾角的大小，是由羅盤(pán)制造者、英國(guó)地質(zhì)學(xué)家羅伯特·諾曼測(cè)定的。他在1581年出版的《新奇的吸引力》小冊(cè)子中，介紹了他實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。他自制了一個(gè)簡(jiǎn)易的磁傾角測(cè)試儀，并于1576年測(cè)得倫敦的磁傾角為71°50′。他還發(fā)現(xiàn)懸浮在水面上的穿在軟木上的磁針，盡管方向上發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但只是在原位置，并不產(chǎn)生移動(dòng)。于是，他斷定使磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的力，不是移動(dòng)力而是一種定向力。即我們現(xiàn)在所說(shuō)的力矩。

對(duì)地磁的另一個(gè)要素——強(qiáng)度的測(cè)定要稍晚些，是由法國(guó)天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家博達(dá)于1776年利用磁針振動(dòng)法測(cè)得的。