电子不仅在轨道上绕核运动，它们在运动的同时也在轴上自转称为自旋。原子中的电子大多成对存在，而这些成对的电子又向相反的方向自旋。一对电子中的一个电子的磁效应抵消了它的伙伴电子的磁效应。当一个原子有未配对的电子时，例如铁有4个未成对电子，这些电子会产生相互排列的磁场，这样整个原子就变成了一个小磁铁。

那为什么不是所有的东西都具有磁性?事实上，一切物质都是有磁性的。因为移动的电子会产生磁场，而一切都是由电子构成的，所以一切都必须具有磁性。不过，有些材料表现出更强的磁性，有些则表现出十分微弱的磁性。这是为什么？

Q1、铁磁性

上文我们已经讲过有未配对电子的问题。当这些未配对的电子在没有外部磁场或电流的情况下依然保持一致时，我们就有了永磁体，称为铁磁体。铁磁体在磁场中会被强磁化，即使磁场被移走，铁磁体仍然保持磁化状态。

这就是我们常说的“磁铁”，因为这种行为最初是在天然铁矿石（磁铁矿Fe₃O₄）中被观察到。然而，即使是永久铁磁体的磁性也不是固定不变的。例如，如果你把一个铁磁体加热到800°C(~1500°F)，它就会失去磁性。

除了铁之外，还有镍、钕、钴和其他一些被发现具有铁磁性的金属。今天大多数的强永磁体是由钕制成的。

Q2、顺磁性

当我们把一些材料放在磁场中，它们会暂时具有磁性。一旦磁场被移除，这些材料就会回到它们通常的非磁性状态。大多数非金属和铝等金属都具有顺磁性的特性。因为它们的磁性很弱，所以我们在一般情况下不会注意到，这会给我们一种错觉，认为它们不会被磁化。但有很多方法可以证明它们的弱磁性。其中一种方法是我们后文中会讲到的一个小实验。

在顺磁性材料中，原子中的电子具有永久偶极矩的方式自旋。由于热运动，这些力矩的方向是随机的。这就是顺磁性材料净磁矩为零的原因。当我们在外磁场中放置顺磁性材料时，那些微小的磁偶极子会沿着磁场的方向排列并被磁化。顺磁性元素包括铝、铂、氧、锂、钠、钙和许多其他元素。

Q3、反磁性