Ο μαγνητισμός της ύλης προέρχεται από τη μαγνητική ροπή των ηλεκτρονίων στα άτομα
Η ύλη αποτελείται από άτομα, τα οποία αποτελούνται από πυρήνες και ηλεκτρόνια. Στα άτομα, τα ηλεκτρόνια έχουν τροχιακές μαγνητικές ροπές επειδή κινούνται γύρω από τον πυρήνα. Τα ηλεκτρόνια έχουν μαγνητικές ροπές σπιν λόγω σπιν. Η μαγνητική ροπή των ατόμων προέρχεται κυρίως από τη μαγνητική ροπή ηλεκτρονίων, η οποία είναι η πηγή του μαγνητισμού όλων των υλικών.
Η μαγνητική ροπή είναι ένα κατευθυντικό διάνυσμα. Οι τρόποι σπιν των ηλεκτρονίων στα άτομα χωρίζονται σε δύο τύπους: πάνω και κάτω. Στα περισσότερα υλικά, υπάρχουν τόσα ηλεκτρόνια με σπιν προς τα πάνω όσα και προς τα κάτω. Οι μαγνητικές ροπές που δημιουργούν αλληλοεξουδετερώνονται και ολόκληρο το άτομο δεν έχει εξωτερικό μαγνητισμό. Μόνο λίγα άτομα ύλης έχουν διαφορετικό αριθμό ηλεκτρονίων σε διαφορετικές κατευθύνσεις σπιν. Με αυτόν τον τρόπο, αφού οι μαγνητικές ροπές ηλεκτρονίων με αντίθετα σπιν αλληλοεξουδετερωθούν, οι μαγνητικές ροπές σπιν των υπολοίπων ηλεκτρονίων δεν έχουν ακυρωθεί και ολόκληρο το άτομο έχει ολική μαγνητική ροπή. Η μαγνητική ροπή ενός μόνο ατόμου εξαρτάται από την ατομική δομή και τα άτομα όλων των στοιχείων του περιοδικού πίνακα έχουν τις δικές τους μαγνητικές ροπές.
Λόγω των διαφορετικών μαγνητικών ροπών διαφορετικών ατόμων, η αλληλεπίδραση των ατομικών μαγνητικών ροπών μεταξύ μακροσκοπικών ουσιών οδηγεί σε διαφορετικές διατάξεις ατομικών μαγνητικών ροπών σε θερμοκρασία δωματίου. Σύμφωνα με τις διαφορές στην ένταση μαγνήτισης και τη μαγνητική επιδεκτικότητα των μακροσκοπικών ουσιών σε ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, χωρίζονται σε παραμαγνητικές ουσίες, διαμαγνητικές ουσίες, σιδηρομαγνητικές ουσίες, σιδηρομαγνητικές ουσίες και αντισιδηρομαγνητικές ουσίες.
Μαγνητική ροπή και μαγνητική ροή: μπορούν να μετατραπούν με σταθερά πηνίου
Η μαγνητική ροπή και το μαγνητικό πεδίο είναι και οι δύο σημαντικές παράμετροι που περιγράφουν τη μαγνητική ισχύ των υλικών μόνιμου μαγνήτη. Υπάρχει μια ορισμένη συσχέτιση μεταξύ τους, αλλά είναι φυσικά μεγέθη με διαφορετική σημασία.
Η συνήθως χρησιμοποιούμενη μέθοδος δοκιμής για τη μαγνητική ροπή πραγματοποιείται σύμφωνα με το πρότυπο της Διεθνούς Ηλεκτροτεχνικής Επιτροπής IEC60404-14 (μέθοδος έλξης ή περιστροφής για τη δοκιμή της μαγνητικής διπολικής ροπής σιδηρομαγνητικών υλικών). Η μέτρηση της μαγνητικής ροπής υπολογίζεται με τη μέτρηση της μαγνητικής ροής ανοιχτού κυκλώματος. Με τη μέτρηση του δείγματος ανοιχτού κυκλώματος σε ένα μονοδιάστατο πηνίο Helmholtz με αυστηρά βαθμονομημένη σταθερά πηνίου k, μπορεί να ληφθεί η τιμή μαγνητικής ροής Ø και η μαγνητική ροπή M του υλικού μπορεί να υπολογιστεί από την τιμή της μαγνητικής ροής. Υπολογίζεται ως εξής:
M = k * ФM
Αντιπροσωπεύει τη μαγνητική ροπή του μαγνήτη, η μονάδα είναι Wb·cm-1k αντιπροσωπεύει τη σταθερά του πηνίου, μονάδα: cm-1 (η μονάδα αλλαγής της σταθεράς του πηνίου θα προκαλέσει την αλλαγή της μονάδας μαγνητικής ροπής )
Φ αντιπροσωπεύει την τιμή της μαγνητικής ροής, μονάδα: Wb
Για τον ίδιο μαγνήτη, οι τιμές μαγνητικής ροής που μετρώνται κάτω από διαφορετικές σταθερές πηνίου είναι διαφορετικές, αλλά η υπολογιζόμενη μαγνητική ροπή είναι η ίδια. Επομένως, η επικοινωνία της μαγνητικής στιγμής μεταξύ αγοραστών και πωλητών θα είναι πιο ακριβής και αποτελεσματική.