Kako delujejo magneti?

Magnet je vsak material, ki lahko proizvaja magnetno polje. Ker vsak gibljivi električni naboj ustvari magnetno polje, elektronov so drobni magneti. Ta električni tok je en vir magnetizma. Vendar so elektroni v večini materialov naključno usmerjeni, zato je malo magnetnega polja malo ali nič. Preprosto povedano, elektroni v magnetu so ponavadi usmerjeni na enak način. To se naravno zgodi v številnih ionih, atomih in materialih, ko se ohladijo, vendar pri sobni temperaturi to ni tako pogosto. Nekateri elementi (npr. Železo, kobalt in nikelj) so feromagnetni (lahko povzročijo, da se v magnetnem polju magnetizirajo) pri sobni temperaturi. Za te elementi, električni potencial je najnižji, ko se magnetni trenutki valenčnih elektronov poravnajo. Veliko drugih elementov je diamagnetno. Neparni atomi v diamagnetnih materialih ustvarjajo polje, ki šibko odbija magnet. Nekateri materiali z magneti sploh ne reagirajo.

Atomsko magnetni dipol je vir magnetizma. Na atomski ravni so magnetni dipoli v glavnem posledica dveh vrst gibanja elektronov. Obstaja orbitalno gibanje elektrona okoli jedra, ki proizvaja orbitalni dipolni magnetni moment. Druga komponenta elektronskega magnetnega trenutka je posledica

Protoni in nevtroni v jedru imajo tudi orbitalni in spin kotni zagon ter magnetne trenutke. Jedrski magnetni moment je veliko šibkejši od elektronskega magnetnega trenutka, ker čeprav je kotni zagon različen delci so lahko primerljivi, magnetni moment je obratno sorazmeren z maso (masa elektrona je veliko manjša od mase protona oz. nevtrona). Šibkejši jedrski magnetni moment je odgovoren za jedrsko magnetno resonanco (NMR), ki se uporablja za slikanje z magnetno resonanco (MRI).