Il magnetismo è una delle quattro forze fondamentali della natura. Esso è generato dal movimento di particelle subatomiche cariche, in particolare degli elettroni. Queste particelle, cariche negativamente, ruotano costantemente intorno al nucleo e contemporaneamente attorno al proprio asse. Il nome ufficiale di quest’ultimo fenomeno è spin dell’elettrone, una proprietà intrinseca che determina principalmente l’emissione di forze attrattive o repulsive, che noi definiamo magnetismo.
Potresti chiederti: in questo modo, ogni porzione di materia nel mondo contiene trilioni di elettroni, e ogni elettrone è un minuscolo Magnet. Non ci sarebbe quindi un Magnet ovunque? Eppure, ciò che osserviamo è che molti oggetti intorno a noi non sono magnetici.
Ciò avviene perché la maggior parte degli elettroni annulla il magnetismo reciproco. Secondo il principio di esclusione di Pauli, gli elettroni presenti nello stesso guscio orbitale possiedono spins opposti, pertanto si neutralizzano a vicenda. In alcuni elementi, come il ferro e il cobalto, solo metà dello strato di valenza esterno risulta occupata e contiene elettroni non accoppiati. Poiché non vi sono elettroni contrari a neutralizzarli, tali elettroni spaiati conferiscono complessivamente ai rispettivi atomi un potere magnetico.
Durante la formazione di un cristallo, i momenti magnetici degli atomi possono essere allineati o meno nella stessa direzione, a seconda del risultato dell’energia interna più bassa. L’area in cui i singoli momenti magnetici sono paralleli tra loro viene detta dominio magnetico. Questi domini magnetici e la risposta dei singoli atomi ai campi magnetici esterni costituiscono la base per la classificazione dei vari materiali magnetici. Sotto l’azione di un campo magnetico esterno, quando tutti i momenti magnetici si orientano nella stessa direzione, un elemento o un materiale inizia a comportarsi come un Magnet permanente.
A meno che i loro domini magnetici non siano perfettamente allineati, i materiali magnetici non possono essere considerati veri materiali magnetici. Qualsiasi variazione nella direzione di un singolo dominio magnetico può comportare una perdita della forza magnetica netta. Molti fattori naturali possono causare la randomizzazione di questi campi magnetici, ma il più comune e dannoso è il surriscaldamento.