在日常生活中，吸鐵石是非常常見的一種物品，很多人小時候都玩過吸鐵石。但是為什么我們只聽說過吸鐵石，卻從來沒有聽說過吸鋁石、吸銅石呢？磁鐵的磁性究竟是如何產生的呢？

其實，人們口中的吸鐵石本身并不是一塊石頭，也不是純粹的鐵。在古代，人們制造指南針所使用的天然磁鐵，大多是由鐵的氧化物三氧化二鐵以及許多其他雜質組成的。其實吸鐵石除了鐵以外還能吸引鎳鈷等金屬，但是這兩種金屬在日常生活中實在是過于罕見，很長一段時間里人們只知道它能夠吸鐵，所以就直接將其命名為吸鐵石并沿用至今。

當時的人們并不清楚磁鐵為什么會產生磁力，甚至把磁力看成是一種神力，隨著科學的發展特別是電磁感應定律的發現，人們終于發現了磁鐵磁力產生的奧秘。

根據安培定律，電流的附近會產生磁場，而且磁場的強度隨著電流的變化而變化，電流越大磁場的強度越大。在高中階段就有利用通電螺線管產生磁場的科學實驗，在實驗過程中磁場的方向還將遵循右手螺旋定理，隨著電流方向的改變而發生改變。在宏觀層面，電流會產生磁場，天然的吸鐵石沒有通電又沒有電流，怎么會產生磁力呢？

在了解磁鐵內部的電流之前，我們首先要搞清楚為什么家庭輸電線中會有電流存在。由于輸電線兩端存在電壓差電勢差，有了電勢差就會產生相應的電場力，在電場力的作用下電線當中的帶電粒子發生定向移動從而產生電流。所以說電流的本質其實就是電荷或者帶電粒子的定向移動，也就是說只要存在帶電粒子的定向移動就會產生電流。

自然界中任何物質的組成基礎都是分子以及更小的原子，原子又是由原子核和核外電子組成的，其中原子核中的質子帶正電，核外電子帶負電。雖然沒有宏觀層面那樣有電場力作用，但是電子始終是圍繞著原子核作高速環繞運動的，在環繞的過程中電子本身還在不停的發生著自轉，這種關系就有點像地球繞著太陽公轉的同時也在不停地自轉。

電子作為一種帶電粒子，它在高速運動的過程中就會產生極其微小的磁場，無數個這樣微小的磁場相互疊加就會讓物質在宏觀層面表現出磁性。既然是這樣，好像所有物質都是天然的磁體，但事實卻并不是這樣，這是為什么呢？

要解釋清楚這個問題，就需要了解核外電子的運動規律和物質的微觀結構。

首先，在絕大多數物質的組成原子當中，電子都是成對存在的，在運動過程中這些電子都必須要遵循泡利不相容原理。通俗來講，就是處于同一軌道同一能量級的成對電子，他們之間的自旋方向始終是相反的。前面我們說過，磁場產生的方向隨著電流方向的改變而改變，所以這樣一對運動的電子產生磁場的方向是相反的，會直接相互抵消掉。所以只有元素原子的最外層存在孤對電子，產生的磁場不會被抵消，才有可能會在宏觀層面表現出磁性。

為什么這么說呢，因為磁性的產生還與該物質原子的排列有關系。如果排列的不規則，物質內部呈現出雜亂無章的狀態，那么單一原子產生的磁場之間就有可能會相互抵消，要想表現出磁性物質內部的原子就必須排列的整齊有序，讓單一原子形成的磁場之間相互疊加并且最終表現出外在的磁性。

總的來說，一種物質要想有磁性，需要滿足兩個條件：一是原子的最外層存在孤對電子，二是組成物質的原子之間排列整齊。然而同時滿足這兩個要求的物質，在自然界中也僅有鐵鈷鎳等少量金屬而已。

研究發現，鐵原子有26個核外電子其中最外層有一個孤對電子，鈷和鎳元素的原子的最外層同樣也存在孤對電子。但由于這幾種物質內部的微小磁性區域——磁疇的排布是沒有規則的，這些小區域產生的磁場之間相互抵消，所以這些金屬平時并沒有表現出像磁鐵一樣的磁力。但在外加磁場力的作用下，這些磁疇的磁場方向一致化，也就是被磁化了，被磁化以后的物質就會對外表現出磁性。

我們可以通過這樣一個實驗來驗證：用一塊磁鐵吸引一個硬幣，這枚硬幣就會被磁化，別的普通硬幣靠近這枚硬幣就會被吸引，說明被磁化以后的硬幣表現出了外在的磁性。

銅元素有29個核外電子，所有電子軌道上的電子都是成雙成對出現的，所以即便是在外加磁場的情況下銅也很難被磁化，也就不會被吸引。銅的這種性質被稱為抗磁性，在許多高科技領域有著廣泛的應用。

鋁元素則非常特殊，這種元素的原子核外有13個電子，最外層是有孤對電子存在的。在外加磁場的情況下鋁元素的原子會按照磁感線的方向重新排列，能夠表現出一定的弱磁性，但是還達不到被吸引的地步。

了解完這些，我們再來簡單了解一下磁鐵的種類以及如何才能讓磁鐵失去磁性。

磁鐵分為兩種，一種是具有永久磁鐵，另一種是非永久磁鐵。從名字上就能看出來，永久磁鐵的磁性能夠保持較長一段時間，非永久磁鐵過一段時間就會發生消磁。天然磁鐵都是永久磁鐵，人造磁鐵中只有部分銣磁鐵是永久磁鐵。

日常生活中，磁鐵一不小心可能出現消磁現象，這種現象的本質其實是在外界作用下磁鐵內部整齊的磁疇位置發生改變，磁疇產生的磁場方向不再統一，外在也就不再表現出磁性，高溫或者是猛烈碰撞都很容易讓磁鐵出現這種情況。

軍艦為了預防磁性水雷，在下水之前也會對船體進行消磁處理。由于并不能用一般的高溫或者是撞擊來給軍艦消磁，所以軍艦普遍采用能夠產生與艦體產生的磁場方向相反的裝置來進行消磁。

總的來說，磁鐵和磁性在日常生活中都有著非常廣泛的應用。一種物質能夠產生磁性的條件非常苛刻，這也就是這么多金屬當中只有鐵鈷鎳三種能夠被磁鐵吸引的原因。