磁石通常稱為“吸鐵石”，它把許多鐵屑緊緊吸在壹起，就象壹個慈祥的母親吸引自己的孩子，所以人們稱它為“慈石”。
磁石吸鐵是因為每塊磁石兩頭都有不同的磁極，壹頭叫正極，另壹頭叫負極。人類居住的地球也是壹塊天然大磁鐵，地球的南北兩頭也有不同的磁極，地球的北極是負磁極，地球南極為正磁極。根據同性磁極相排斥，異性磁極相吸引的原理，拿壹根可以自由轉動的磁針，無論站在地球的什麽地方，它的正極總是指北，負極總是指南。
戰國時期，人們利用磁石指示南北的特性制成了指南工具──司南。但是，戰國時期的司南是什麽樣子無法考證。《中國歷史》課本插圖──“司南”，是根據中國歷史博物館展品“漢代司南模型”繪制的。這個模型是後人根據史書記載以及地下出土的漢代地盤實物制成的。地盤是青銅做成的，內圓外方，中心圓面磨得非常光滑，以保證勺體指示方向的準確性。中心圓外圍依次布列八卦、天幹、地支和二十八宿，***計二十四個方位。地盤中心的小勺是用整塊的天然磁鐵磨成的，磁鐵的正極磨成司南的長柄，勺頭底部是半球面，非常光滑。使用時先把地盤放平，再把司南放在地盤中間，用手撥動勺柄，使它轉動，等到司南停下來，勺柄所指方向就是南方。這種勺形司南直到八世紀時仍在應用。
到了宋代，勞動人民掌握了制造人工磁體的技術，又制造了指南魚。指南魚是把薄鋼片剪成魚形，長二寸，寬五分，魚的肚皮部分凹下去，使魚象船壹樣能浮在水面上。然後把魚和天然磁鐵放在壹起，由於磁體的吸力，鋼片受磁感應也具有磁性。這種人工傳磁方法制成的指南魚比使用司南方便多了，只要有壹碗水，把指南魚放在水面上就能辨別方向了。經過長期的改進，人們又把鋼針在天然磁體上摩擦，鋼針也有了磁性。這種經過人工傳磁的鋼針可以說是正式的指南針了。沈括在他的《夢溪筆談》中提到他對指南針的用法做過四種試驗，即水浮法、縷懸法、指甲法和碗唇法。“水浮法”是把指南針放在有水的碗裏，使它浮在水面上，指示方向。“縷懸法”就是在磁針中部塗上壹些蠟，上面粘壹根絲線，把絲線懸在木架上，針下安放壹個標有方位的圓盤，靜止時鋼針就指示南北。“指甲法”就是把鋼針放在手指甲面上，輕輕轉動，由於手指甲的光滑，磁針就和司南壹樣也能發生指南作用。“碗唇法”是把磁針放在光滑的碗邊上，轉動磁什，便和指甲法壹樣發生指南作用。沈括經過精密的觀察實驗，還發現磁針指示的方向並不是正南正北，而是微偏西北和東南，這種發現在科學上叫磁偏角。