Veel materialen hebben magnetische eigenschappen en een vermogen om te worden gemagnetiseerd. Twee klassen van materialen met magnetische eigenschappen zijn paramagnetische en ferromagnetische materialen. Deze materialen hebben natuurlijke magnetische eigenschappen waardoor ze kunnen worden aangetrokken door een magneet. Paramagnetische materialen worden zwak aangetrokken door magneten en ferromagnetische materialen worden sterk aangetrokken door magneten. Deze eigenschappen zijn afkomstig van hun subatomaire structuren, die bepalen welke materialen sterk kunnen worden gemagnetiseerd en wat slechts zwak gemagnetiseerd kan zijn.

Magnetische eigenschappen

De kern van wat een materiaal mogelijk maakt om te magnetiseren ligt in de subatomaire structuur waarin elektronen rond de kern van de atomen van het materiaal ronddraaien. Een draaiend elektron creëert een magnetisch veld dat een dipool wordt genoemd en die, net als een gewone staafmagneet, zowel noord- als zuidpolen heeft. Wanneer de meerderheid van de elektronen in dezelfde richting draait, heeft het materiaal de potentie om te worden gemagnetiseerd. Als een materiaal echter niet een groot deel van zijn elektronen in dezelfde richting laat draaien, heeft het minder potentieel om te worden gemagnetiseerd, omdat tegen elkaar in draaiende elektronen elkaars individuele magnetische velden neutraliseren. Een voorbeeld van een materiaal waarvan het grootste deel van zijn elektronen in dezelfde richting draait en sterk kan worden gemagnetiseerd, is ijzer. Een voorbeeld van een materiaal dat geen meerderheid van zijn elektronen heeft die in dezelfde richting draaien en alleen zwak gemagnetiseerd kunnen zijn, is aluminium.

Ferromagnetische materialen

Vanwege de subatomaire structuren van hun atomen ferromagnetische materialen zoals ijzer, nikkel, gadolinium en kobalt worden van nature aangetrokken door magneten. Typisch moeten deze materialen een proces ondergaan zoals verwarmen op een hoge temperatuur gevolgd door afkoeling onder invloed van een sterk magnetisch veld om als een permanente magneet te worden gemagnetiseerd. Minder fysieke methoden, zoals het aaien van het materiaal met een magneet of het slaan met een hamer, kunnen deze materialen in tijdelijke magneten maken. Beide fysische processen zorgen ervoor dat de elektron-geïnduceerde magnetische velden van het materiaal op elkaar aansluiten.

Paramagnetische materialen

Paramagnetische materialen voelen zich slechts zwak aangetrokken tot magneten vanwege de subatomaire structuur van de paramagnetische materialen bestaande uit slechts een relatief klein aantal vrije elektronen die in dezelfde richting ronddraaien. Daarom maken paramagnetische materialen zoals koper, aluminium, platina en uranium veel zwakkere magneten dan die van ferromagnetische materialen.

Gelegeerde materialen

Legeringen van ferromagnetische en paramagnetische materialen kunnen variëren met hun potentieel om gemagnetiseerd zijn. Hoewel nikkel bijvoorbeeld een ferromagnetisch materiaal is, wordt een stuk van 5 cent niet aangetrokken door een magneet. De Amerikaanse 5-centmunt is een legering van 20 procent nikkel en 80 procent koper. Roestvast staal is een ander voorbeeld van een materiaal dat niet wordt aangetrokken door een magneet, omdat het een legering van ferromagnetisch ijzer met chroom en talrijke andere paramagnetische materialen is.

Sommige legeringen van ferromagnetische en paramagnetische materialen maken echter sterke magneten . Een voorbeeld is alnico, dat in één vorm bestaat uit de ferromagnetische metalen ijzer, nikkel en kobalt met de paramagnetische materialen aluminium en koper.