Il primo trattato sul magnetismo fu il celebre lavoro, pubblicato nel 1600 con il titolo "De magnete, magneticisque corpibus, et de magno magnete tellure", del medico di corte della regina Elisabetta I William Gilbert (1544 - 1603): prima di lui prevalevano idee fantastiche che sconfinavano spesso nella magia.

Quest'opera riassume tutti gli studi sperimentali da lui compiuti nella arco di una quindicina d'anni sui fenomeni elettrici e magnetici e, pur potendosi considerare un lavoro pionieristico per la presenza delle prime nozioni sull'elettromagnetismo, di nuovi fenomeni allora sconosciuti ad esso legati e all'introduzione di nuove idee, si deve però segnalare che in essa Gilbert non azzardò mai nessuna spiegazione qualitativa di quanto analizzato.

Le osservazioni dei Greci sui fenomeni elettrici, tramandate inalterate per oltre venti secoli, vennero confermate da Gilbert il quale, attraverso un'analisi sistematica, individuò tutta una serie di sostanze, dal diamante al vetro, allo zolfo, che presentavano lo stesso comportamento dell'ambra e dell'ebanite. Egli chiamò "elettrizzati" i materiali che acquistavano la proprietà di attirare i corpuscoli leggeri e "forza elettrica" la forza che si manifestava (dal termine "électron", che è il nome greco dell'ambra). Come detto, Gilbert compì tutta una serie di esperienze con magneti aventi lo scopo di mettere in evidenza le caratteristiche del magnetismo e le differenze con i fenomeni elettrostatici. Egli osservò, per esempio, che la magnetite non ha bisogno di alcuno stimolo per manifestare le sue proprietà magnetiche, mentre il vetro o l'ambra debbono essere strofinati per mostrare le loro caratteristiche elettriche e che l'attrazione magnetica, a differenza di quella elettrica, non viene schermata da un foglio di carta. Queste osservazioni insieme a tante altre sono appunto contenuti nel "De Magnete" in cui, accanto ad alcune interpretazioni erronee, si trovano molte constatazioni esatte e importanti, successivamente verificate e sviluppate da altri. Eccole:

• due magneti si respingono per i loro poli simili e si attraggono per i poli opposti;
• se si avvicina a un pezzo di magnetite una bacchetta sottile di ferro, questa acquista la proprietà di attirare la limatura di ferro, principalmente in vicinanza delle estremità. La bacchetta di ferro si è quindi trasformata in un magnete ovvero si è "magnetizzata". La bacchetta viene chiamata magnete artificiale o calamita (o ago magnetico, se di piccole dimensioni) e presenta anch'essa due poli sempre di segno opposto;
• il calore influenza il magnetismo, in particolare, una sbarra di ferro magnetizzata perde questa proprietà se scaldata sopra i 760 ºC (in termini moderni, ciò avviene quando si supera la temperatura di Curie propria del materiale).
• se si sospende a un filo un ago magnetico o lo si fa galleggiare con opportuni sistemi sull'acqua, esso tende a disporsi una volta libero approssimativamente parallelo al meridiano terrestre; spostandolo poi da questa posizione di equilibrio, l'ago compie intorno ad essa oscillazioni smorzate dagli attriti.

Per spiegare il fenomeno e con esso anche il funzionamento della bussola Gilbert ebbe la geniale intuizione di considerare la Terra come un gigantesco magnete dotato di due poli.

Per verificare questa ipotesi egli montò un ago magnetizzato in modo che potesse ruotare in un piano verticale perpendicolare al terreno (Bussola d'inclinazione) e constatò che il polo positivo dell'ago puntava verso il suolo. Usando quindi una calamita sferica come modello della terra, poté verificare che il comportamento dell'ago posizionato sull'emisfero settentrionale del magnete sferico corrispondeva perfettamente a quello sottoposto all'azione della forza magnetica terrestre. Risultò così evidente che l'ago magnetico della bussola viene attratto dalla forza magnetica esercitata dal nostro pianeta disponendosi secondo la direzione Nord - Sud. Nel formulare questo corretto modello interpretativo, Gilbert considerò però i poli magnetici coincidenti con quelli geografici, mentre essi sono distanti circa 2000 chilometri.