Jak funguje magnet?

Běžná hmota je složená z částic jako jsou protony, neutrony a elektrony a všechny mají základní vlastnost: kvantový mechanický spin. Spin dává každé této částici určité magnetické pole. Protože průměrný mikroskopický kousek hmoty obsahuje obrovské množství těchto částic, by se dalo očekávat, že všechna hmota bude magnetická.  Přesto tomu tak není.

V každém atomu a molekule je spin těchto částic přísně uspořádán podle Pauliho vylučovacího principu. Tento princip uspořádání spinu ale neplatí na velkou vzdálenost mezi atomy a molekulami. Bez tohoto vzdáleného uspořádání zde nevzniká síťové magnetické pole, protože magnetický moment každé z částic je vyrušen momentem ostatních částic.

Permanentní magnety jsou zvláštní v tom, že u nich vzdálené uspořádání existuje. Nejvyšší stupeň uspořádání existuje v magnetických doménách. To se dá přirovnat k mikroskopickým sousedstvím, ve kterých je silné působení mezi částicemi a výsledkem toho je vysoká úroveň uspořádanosti. Čím vyšší je uspořádanost v doméně, tím silnější je výsledné pole. Vzdálené uspořádání (a výsledné silné magnetické pole) je hlavním znakem feromagnetických materiálů.

Pro trvalé magnety se používají materiály, označované souhrnně termínem "magneticky tvrdé materiály". Jejich základní magnetickou vlastností je schopnost zachovat značnou magnetickou polarizaci i po ukončení působení vnějšího magnetického pole.

Přítomnost magnetického pole se projevuje tzv. magnetickými jevy a účinky. Pro laického pozorovatele jsou patrné zejména jeho silové účinky na okolní tzv. feromagnetické látky především v blízkosti tzv. pólů zdroje magnetického pole. Dohodou bylo stanoveno označení magnetických pólů:

Severní pól mezinárodně označen písmenem „N“ a na zdrojích magnetického pole (např. na permanentních magnetech) bývá označen barevným pruhem. Dohodou bylo stanoveno, že siločáry magnetického pole v místě severního pólu vystupují z tělesa zdroje magnetického pole.

Jižní pól - mezinárodně označen písmenem „S“ a na zdrojích magnetického pole (magnetech) bývá bez označení. Dohodou bylo stanoveno, že siločáry magnetického pole v místě jižního pólu vstupují (vracejí se) do tělesa zdroje magnetického pole. Vnitřkem tělesa zdroje magnetického pole siločáry pokračují k severnímu pólu a tvoří uzavřené křivky.

V praxi se také velmi často využívá poznatek, že nestejnojmenné póly dvou zdrojů magnetického pole se přitahují a stejnojmenné se odpuzují (fyzikální princip například tzv. „magnetického polštáře“).