Magnesy były jednym z najbardziej przydatnych odkrytych materiałów i były źródłem wielu cudów i rozrywki. Od czasu ich odkrycia tysiące lat temu ludzie znaleźli zastosowanie magnesów we wszystkich rodzajach sprzętu. Od kompasów po drzwiczki szafek, większość ludzi codziennie styka się z magnesami, ale wielu nie do końca rozumie, jak one działają.
Metal żelazny definiuje się jako dowolny metal zawierający żelazo. Metale żelazne są bardzo powszechne ze względu na intensywne stosowanie żelaza w większości stopów metali. Metale żelazne zawierają wystarczająco dużą zawartość żelaza, aby utworzyć wystarczającą liczbę domen, na które działa pole magnetyczne i przyciąga je. Materiały żelazne to jedyne obiekty fizycznie przyciągane przez pola magnetyczne.
Domeny są głównym powodem, dla którego magnesy działają tylko z materiałem żelaznym. Domeny to małe pojedyncze pola magnetyczne, które otaczają skupisko cząsteczek żelaza. Każda domena ma swoje indywidualne ustawienie polarne, a linia polarna każdej domeny może być zwrócona w różnych kierunkach od reszty otaczających cząsteczek. Pomieszany porządek tych domen jest powodem, dla którego żelazo samo w sobie nie jest magnetyczne, ale może działać na inne magnesy. Domeny występują naturalnie w metalach żelaznych i mogą być tymczasowo tworzone przez przepływający prąd elektryczny.
Pola magnetyczne powstają, gdy wiele indywidualnych domen ustawia się pod wpływem sił zewnętrznych. Domeny mogą ustawiać się w szeregu pod wpływem prądu elektrycznego lub nawet fizycznego ruchu na innym namagnesowanym obiekcie. Obiekty żelazne są przyciągane przez pola magnetyczne, gdy poszczególne domeny pokrywają się z polami elektrycznymi. Możliwe jest namagnesowanie większości przedmiotów żelaznych poprzez wielokrotne pocieranie ich o magnes. Gdy domeny cząsteczki żelaza zostaną ustawione i skierowane w tym samym kierunku biegunowym, ich połączenie tworzy własne pole magnetyczne, które może oddziaływać na inny materiał żelazny.
Magnesy naturalne doprowadziły do pierwotnego odkrycia magnesów. Magnetyt jest jednym z najpopularniejszych metali, który uważany jest za magnes naturalny. Magnetyt to metal, którego atomowa budowa jest łatwo namagnesowana po prostu przez kontakt z innymi metalowymi przedmiotami. Wikingowie i Chińczycy używali magnetytu w pierwszych kompasach.
Elektromagnesy są tworzone przez przepływ prądu elektrycznego przez przewodzący metal. Prąd elektryczny powoduje szybki ruch elektronów, który wytwarza pole magnetyczne. Pola elektromagnetyczne można wytworzyć, przepuszczając prąd elektryczny przez dowolny metal, w tym metale nieżelazne przewodzące.