只要是磁鐵就有N極和S極兩個磁極,不論你把它做成條形還是蹄形亦或是球形。地球就是一個巨大的球形磁鐵,它有有N極和S極。一塊條形磁鐵被摔成兩半,任意一半上也會存在N極和S極。
狄拉克曾在理論上預言存在磁單極子,也就是只有一個磁極的磁鐵。從理論問世到現在已經將近100年,磁單極子仍未被發現。如果有一天誰真正發現了磁單極子,可以肯定的是諾貝爾獎很快就會發給他。
有人在尋找磁單極子,也有人想設計出只有一個磁極的磁鐵。曾經有人給出過這樣一個方案:製造一個球形磁鐵,讓球心處為S極(或N極),球表面為N極(或S極),這樣球的表面只有一種磁極,對外表現就好像是只有一個磁極的磁鐵。
這個方案完全可以實施,找一個鋼球,劈成一個個的由球心延伸出來的細小錐體,將錐尖磁化為S極,錐底磁化為N極,然後再將錐體組合成球。只可惜這樣做出來的磁鐵對外並不顯磁性。
用很簡單的理論分析就可以知道這個「單磁極」的磁鐵並不顯磁性。磁場的高斯定理顯示,穿過一個閉合曲面的磁通量為零。磁感線是閉合的曲線,一條磁感線從曲面的這個位置進入了曲面,它必定還會從曲面的某個位置穿出來。在剛才的「單磁極」磁鐵的例子中,以磁鐵的表面為高斯面,穿過這個面的磁通量為零。如果小錐體做得非常理想非常均勻,球形磁鐵表面任何一個位置的磁感應強度都為零。如果錐體做得不均勻,最後整個磁鐵會像地球這樣成為一個磁性不強的球形磁鐵。