Οι μαγνήτες ήταν ένα από τα πιο χρήσιμα υλικά που ανακαλύφθηκαν και αποτέλεσαν την πηγή πολλών θαυμάτων και ψυχαγωγίας. Από την ανακάλυψή τους πριν από χιλιάδες χρόνια, οι άνθρωποι έχουν βρει χρήσεις για μαγνήτες σε όλους τους τύπους εξοπλισμού. Από πυξίδες έως πόρτες γραφείων, οι περισσότεροι άνθρωποι αντιμετωπίζουν μαγνήτες σε καθημερινή βάση, αλλά πολλοί δεν καταλαβαίνουν πλήρως πώς λειτουργούν.
Το σιδηρούχο μέταλλο ορίζεται ως κάθε μέταλλο που περιέχει σίδηρο. Τα σιδηρούχα μέταλλα είναι πολύ συνηθισμένα λόγω της μεγάλης χρήσης σιδήρου στα περισσότερα μεταλλικά κράματα. Τα σιδηρούχα μέταλλα περιέχουν αρκετά μεγάλη περιεκτικότητα σε σίδηρο για να δημιουργήσουν αρκετά πεδία ώστε ένα μαγνητικό πεδίο να δράσει και να προσελκύσει. Τα σιδηρούχα υλικά είναι τα μόνα αντικείμενα που έλκονται φυσικά σε μαγνητικά πεδία.
Οι τομείς είναι ο κύριος λόγος που οι μαγνήτες λειτουργούν μόνο με σιδηρούχο υλικό. Οι τομείς είναι τα μικρά μεμονωμένα μαγνητικά πεδία που περιβάλλουν ένα σύμπλεγμα μορίων σιδήρου. Κάθε τομέας έχει τη δική του ατομική πολική ευθυγράμμιση και η πολική γραμμή κάθε τομέα μπορεί να βλέπει προς διαφορετικές κατευθύνσεις από τα υπόλοιπα μόρια που περιβάλλουν. Η αναμεμιγμένη σειρά αυτών των τομέων είναι ο λόγος ότι ο σίδηρος, από μόνος του, δεν είναι μαγνητικός αλλά μπορεί να δράσει από άλλους μαγνήτες. Οι τομείς βρίσκονται φυσικά σε σιδηρούχα μέταλλα και μπορούν να δημιουργηθούν προσωρινά από ένα ρεύμα που ρέει.
Τα μαγνητικά πεδία δημιουργούνται όταν το πλήθος των επιμέρους τομέων ευθυγραμμίζεται μέσω εξωτερικών δυνάμεων. Οι τομείς μπορούν να ευθυγραμμιστούν με έκθεση σε ηλεκτρικό ρεύμα ή ακόμη και φυσική κίνηση ενάντια σε άλλο μαγνητισμένο αντικείμενο. Τα σιδηρούχα αντικείμενα προσελκύονται σε μαγνητικά πεδία όταν οι μεμονωμένοι τομείς ευθυγραμμίζονται με τα ηλεκτρικά πεδία. Είναι δυνατόν να μαγνητιστούν τα περισσότερα σιδηρούχα αντικείμενα απλώς τρίβοντάς τα σε μαγνήτη επανειλημμένα. Μόλις οι περιοχές του μορίου σιδήρου ευθυγραμμιστούν και βλέπουν προς την ίδια πολική κατεύθυνση, η ένωση τους δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο από μόνη της που μπορεί να δράσει σε άλλα σιδηρούχα υλικά.
Οι φυσικοί μαγνήτες είναι αυτό που οδήγησε στην αρχική ανακάλυψη μαγνητών. Ο μαγνητίτης είναι ένα από τα πιο κοινά μέταλλα που θεωρείται φυσικός μαγνήτης. Ο μαγνητίτης είναι ένα μέταλλο του οποίου η ατομική κατασκευή εύκολα μαγνητίζεται απλώς σε επαφή με άλλα μεταλλικά αντικείμενα. Οι Βίκινγκς και οι Κινέζοι χρησιμοποίησαν μαγνητίτη στις πρώτες πυξίδες.
Οι ηλεκτρομαγνήτες δημιουργούνται με τη λειτουργία ενός ηλεκτρικού ρεύματος μέσω ενός αγώγιμου μετάλλου. Ένα ηλεκτρικό ρεύμα προκαλεί την ταχεία κίνηση των ηλεκτρονίων, η οποία δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο. Τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία μπορούν να δημιουργηθούν με τη λειτουργία ενός ηλεκτρικού ρεύματος μέσω οποιουδήποτε μετάλλου, συμπεριλαμβανομένων των μη σιδηρούχων αγώγιμων μετάλλων.