根據經典電磁學，描述磁場的基本物理量是磁通量密度（B）、磁場強度（H）、磁極化強度（J）和磁化強度（M）。磁通量密度又稱為磁感應強度，是表征磁場特征的基本物理量，其定義由Biot-Saval定律給出，代表單位面積中的磁通量或單位電流元在磁場當中所受到的力。磁場強度是壹個由磁通量密度導出的物理量，即
巖石物理學基礎
式中：μ0為真空或空氣中的磁導率，其數值為μ0=4π×10-7H/m（亨利/米），
J=μ0M （4-1-2）
其中，磁化強度M代表單位體積內的磁偶極矩。在各向同性的條件下，
M=χ（m）H （4-1-3）
因此，
B=μ0μrH=μ0（1+χ（m））H （4-1-4）
式中：χ（m）和μr=1+χ（m）均是無量綱的物理量；χ（m）為磁化率；μr為相對磁導率。
在各向異性條件下，磁化強度矢量M和磁場強度矢量H的方向不壹致，磁化率變為二階張量（矩陣），即
巖石物理學基礎
從而，
巖石物理學基礎
式中：U為二階單位張量；μr為相對磁導率張量。
類似地，在各向異性條件下，磁化強度和磁場強度之間的數學關系變為
巖石物理學基礎
這說明，在各向異性條件下，磁通量密度和磁化強度的每壹個分量都是磁場強度各分量的線性組合。
磁化率是刻畫物質磁性的基本物理量。因此，對物質磁性的研究主要是研究其磁化率。由公式（4-1-5）可知，磁率張量χ（m）中***含有9個分量。由於能量守恒定律，χ（m）中的交叉項相等，即 。因此，磁化率在各向異性的條件下是壹個對稱的二階張量。
在國際單位制（SI）中，磁通量密度和磁極化強度的單位是Tesla（特斯拉，T），即
1T=1V·s/m2 （4-1-8）
磁場強度和磁化強度的單位是A/m（安培/米）。在實際工作中，Tesla顯得太大，因此壹般取其1/109，稱為Nano-Tesla（納特，nT）。
國際單位制（SI）是目前磁學單位的標準。在歷史上，在磁學和電學中曾出現過厘米克秒靜電單位制（簡稱為 CGSE 單位制或 esu 單位制），厘米克秒絕對電磁單位制（簡稱為CGSM單位制或emu單位制），絕對高斯單位制（esu和emu的混合單位制）以及實用單位制（也稱為MKSA單位制）。
在過去的地球物理圖書或資料中，磁場的單位采用的是電磁單位制。在這個單位制中，磁場強度和磁化強度的單位是奧斯特（Oe），磁通量密度和磁極化強度的單位是高斯（Gs）或伽馬（γ）。電磁單位制與國際單位制的換算關系是：1Gs 10-4T，1（γ） 1 nT，1 Oe 79.6A/m。在電磁單位制中的磁化率是國際單位制中的磁化率除以4π。