Wiele materiałów ma właściwości magnetyczne i zdolność do namagnesowania. Dwie klasy materiałów o właściwościach magnetycznych to materiały paramagnetyczne i ferromagnetyczne. Materiały te mają naturalne właściwości magnetyczne, które umożliwiają przyciąganie ich przez magnes. Materiały paramagnetyczne są słabo przyciągane przez magnesy, a materiały ferromagnetyczne są silnie przyciągane przez magnesy. Właściwości te wynikają z ich struktur subatomowych, które określają, jakie materiały mogą być silnie namagnesowane, a które tylko słabo.
Właściwości magnetyczne
•••Ryan McVay/Photodisc/Getty Images
Rdzeń tego, co umożliwia namagnesowanie materiału, leży w jego strukturze subatomowej, w której elektrony wirują wokół jądra atomów materiału. Wirujący elektron wytwarza pole magnetyczne zwane dipolem, które podobnie jak zwykły magnes sztabkowy ma zarówno biegun północny, jak i południowy. Gdy większość elektronów wiruje w tym samym kierunku, materiał ma potencjał do namagnesowania. Jeśli jednak materiał nie ma dużej części swoich elektronów wirujących w tym samym kierunku, to ma, mniejszy potencjał do namagnesowania, ponieważ przeciwnie wirujące elektrony neutralizują nawzajem swoje indywidualne pola magnetyczne pola. Przykładem materiału, którego większość elektronów wiruje w tym samym kierunku i który może być silnie namagnesowany, jest żelazo. Przykładem materiału, w którym większość elektronów nie wiruje w tym samym kierunku i może być słabo namagnesowany, jest aluminium.
Materiały ferromagnetyczne
•••Comstock/Comstock/Getty Images
Ze względu na strukturę subatomową ich atomów, materiały ferromagnetyczne, takie jak żelazo, nikiel, gadolin i kobalt, są naturalnie przyciągane do magnesów. Zazwyczaj materiały te muszą zostać poddane procesowi, takiemu jak ogrzewanie w wysokiej temperaturze, a następnie chłodzenie pod wpływem silnego pola magnetycznego w celu namagnesowania jako trwałego magnes. Mniej fizyczne metody, takie jak głaskanie materiału magnesem lub uderzanie młotkiem, mogą przekształcić te materiały w magnesy tymczasowe. Oba procesy fizyczne powodują, że pola magnetyczne indukowane elektronami materiału dopasowują się do siebie.
Materiały paramagnetyczne
•••Jupiterimages/Comstock/Getty Images
Materiały paramagnetyczne są słabo przyciągane przez magnesy ze względu na subatomową strukturę materiałów paramagnetycznych, na którą składa się jedynie stosunkowo niewiele swobodnych elektronów wirujących w tym samym kierunku. Dlatego materiały paramagnetyczne, takie jak miedź, aluminium, platyna i uran, wytwarzają znacznie słabsze magnesy niż te wykonane z materiałów ferromagnetycznych.
Materiały stopowe
Stopy materiałów ferromagnetycznych i paramagnetycznych mogą różnić się potencjałem namagnesowania. Na przykład, chociaż nikiel jest materiałem ferromagnetycznym, magnes nie przyciąga 5 centów. Amerykańska moneta 5-centowa jest stopem 20 procent niklu i 80 procent miedzi. Stal nierdzewna to kolejny przykład materiału, którego magnes nie przyciąga, ponieważ jest to stop żelaza ferromagnetycznego z chromem i licznymi innymi materiałami paramagnetycznymi.
Jednak niektóre stopy materiałów ferromagnetycznych i paramagnetycznych wytwarzają silne magnesy. Jednym z przykładów jest alnico, który w jednej postaci składa się z metali ferromagnetycznych żelaza, niklu i kobaltu oraz materiałów paramagnetycznych aluminium i miedzi.