Магнит - это любой материал, способный производить магнитное поле. Поскольку любой движущийся электрический заряд генерирует магнитное поле, электроны крошечные магниты. Этот электрический ток является одним из источников магнетизма. Однако электроны в большинстве материалов ориентированы случайным образом, поэтому суммарное магнитное поле практически отсутствует. Проще говоря, электроны в магните имеют тенденцию ориентироваться одинаково. Это происходит естественным образом во многих ионах, атомах и материалах, когда они охлаждаются, но не так часто при комнатной температуре. Некоторые элементы (например, железо, кобальт и никель) являются ферромагнитными (могут вызываться намагничиванием в магнитном поле) при комнатной температуре. Для этих элементы, электрический потенциал наименьший, когда магнитные моменты валентных электронов выровнены. Многие другие элементы диамагнитный. Непарные атомы в диамагнитных материалах генерируют поле, которое слабо отталкивает магнит. Некоторые материалы вообще не реагируют с магнитами.
Атомный магнитный диполь является источником магнетизма. На атомном уровне магнитные диполи в основном являются результатом двух типов движения электронов. Существует орбитальное движение электрона вокруг ядра, которое создает орбитальный дипольный магнитный момент. Другая составляющая магнитного момента электрона обусловлена вращение дипольный магнитный момент. Однако движение электронов вокруг ядра на самом деле не является орбитой, и магнитный момент спин-диполя не связан с фактическим «вращением» электронов. Неспаренные электроны имеют тенденцию вносить вклад в способность материала становиться магнитным, поскольку магнитный момент электрона не может быть полностью нейтрализован, когда есть «нечетные» электроны.
Протоны и нейтроны в ядре также имеют орбитальный и спиновый момент импульса, а также магнитные моменты. Ядерный магнитный момент намного слабее, чем электронный магнитный момент, потому что, хотя угловой момент различных частицы могут быть сопоставимы, магнитный момент обратно пропорционален массе (масса электрона намного меньше, чем у протона или нейтрон). Более слабый ядерный магнитный момент отвечает за ядерный магнитный резонанс (ЯМР), который используется для магнитно-резонансной томографии (МРТ).