Magnet peti sejuk boleh melekat pada keluli tetapi tidak pada kepingan aluminium atau wayar kuprum biasa. Perbezaan ini bukan kerana aluminium dan kuprum 'tidak cukup logam'. Semua bahan bertindak balas terhadap medan magnet dengan cara tertentu, tetapi kekuatan dan arah tindak balasnya sangat berbeza.
Setiap elektron dalam atom mempunyai sifat kuantum yang dipanggil spin yang menghasilkan medan magnet mikro yang sangat kecil. Dalam banyak bahan, elektron berpasangan dalam orbital atom dengan arah spin yang bertentangan antara satu sama lain, lalu medan magnet mikro daripada pasangan ini saling membatalkan dan bahan tidak menunjukkan sifat magnet ketara secara keseluruhan. Dalam bahan feromagnet pula, atom mempunyai momen magnet bersih, dan interaksi antara atom jiran menyebabkan momen magnet itu menjajar secara kolektif ke arah yang sama dalam kawasan tertentu yang dipanggil domain magnet. Kewujudan elektron tidak berpasangan sahaja tidak mencukupi; yang menentukan ialah sama ada interaksi antara momen magnet atom itu cukup kuat untuk menghasilkan penjajaran kolektif.
Mengapa besi bertindak balas dengan kuat?
Dalam bahan feromagnet seperti besi, banyak momen magnet atom tersusun bersama dalam kawasan yang dipanggil domain magnet. Tanpa medan luar, arah domain yang berlainan boleh menyebabkan magnetisasi keseluruhan kelihatan kecil. Apabila magnet didekatkan, sempadan domain boleh bergerak dan domain yang searah dengan medan boleh membesar, lalu bahan mengalami magnetisasi yang kuat.
Dalam sekeping besi biasa, domain-domain wujud tetapi menghala ke pelbagai arah, jadi kesan magnetnya sebahagian besar saling membatalkan secara keseluruhan. Apabila besi itu didekatkan dengan magnet luar yang kuat, domain yang searah dengan medan membesar dan sebahagian domain lain berputar menghala ke arah medan, lalu besi itu termagnet. Besi lembut mudah termagnet tetapi mudah kehilangan kemagnetan apabila magnet luar dialih keluar, manakala sesetengah bahan feromagnet keras, seperti sesetengah keluli, boleh mengekalkan magnetisasi dan menjadi magnet kekal.
Bagaimana pula dengan aluminium dan kuprum?
Aluminium bersifat paramagnet dalam keadaan biasa, jadi ia tertarik dengan sangat lemah oleh medan magnet. Kuprum pula bersifat diamagnet dan memberikan tindak balas lemah yang menentang medan yang dikenakan. Kesan ini biasanya terlalu kecil untuk menghasilkan keadaan 'melekat pada magnet' seperti besi.
Komposisi dan suhu juga penting
Sifat magnet bukan ditentukan oleh nama unsur sahaja. Aloi dan struktur bahan boleh mengubah susunan magnetiknya. Feromagnetisme juga bergantung pada suhu; apabila bahan dipanaskan melepasi suhu Curie, susunan magnet jarak jauhnya hilang dan tindak balas feromagnetnya berubah menjadi paramagnet.
Bagaimana kita mengetahui hal ini?
Mengapakah magnet biasa menarik besi jauh lebih kuat daripada aluminium?