คุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุเป็นชั้นของปรากฏการณ์ทางกายภาพที่อาศัยสนามแม่เหล็กเป็นสื่อกลาง กระแสไฟฟ้าและโมเมนต์แม่เหล็กของอนุภาคมูลฐานสร้างสนามที่กระทำต่อกระแสอื่น ผลกระทบที่คุ้นเคยมากที่สุดเกิดขึ้นในวัสดุที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติก ซึ่งถูกสนามแม่เหล็กดึงดูดอย่างแรงและสามารถกลายเป็นแม่เหล็กถาวรได้ ทำให้เกิดสนามที่มีประจุด้วยตัวมันเอง
มีสารเพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้นที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติก เพื่อกำหนดระดับการพัฒนาของปรากฏการณ์นี้ในสารเฉพาะ มีการจำแนกประเภทของวัสดุตามคุณสมบัติของแม่เหล็ก ที่พบมากที่สุดคือเหล็ก นิกเกิล และโคบอลต์และโลหะผสมของพวกมัน คำนำหน้า เฟอโร หมายถึง เหล็ก เนื่องจากเป็นครั้งแรกที่สังเกตพบแม่เหล็กถาวรในเหล็กเปล่า ซึ่งเป็นรูปแบบของแร่เหล็กธรรมชาติที่เรียกว่าคุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุ Fe3O4
วัสดุพาราแมกเนติก
แม้ว่าแม่เหล็กเป็นสาเหตุของผลกระทบส่วนใหญ่ของสนามแม่เหล็กที่พบในชีวิตประจำวัน วัสดุอื่น ๆ ทั้งหมดได้รับผลกระทบจากสนามในระดับหนึ่ง เช่นเดียวกับแม่เหล็กประเภทอื่นๆ บางประเภท สารพาราแมกเนติก เช่น อะลูมิเนียมและออกซิเจน ถูกดึงดูดอย่างอ่อนไปยังสนามแม่เหล็กที่ใช้ สารแม่เหล็กไดอะแมกเนติก เช่น ทองแดงและคาร์บอนจะขับไล่อย่างอ่อน
ในขณะที่วัสดุต้านแม่เหล็ก เช่น โครเมียมและแก้วหมุนมีความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนกว่ากับสนามแม่เหล็ก ความแรงของแม่เหล็กบนวัสดุพาราแมกเนติก ไดแม่เหล็ก และต้านสนามแม่เหล็กไฟฟ้ามักจะอ่อนเกินไปที่จะสัมผัสได้ และสามารถตรวจพบได้โดยเครื่องมือในห้องปฏิบัติการเท่านั้น สารเหล่านี้จึงไม่รวมอยู่ในรายการวัสดุที่มีคุณสมบัติทางแม่เหล็ก
เงื่อนไข
สถานะแม่เหล็ก (หรือเฟส) ของวัสดุขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและตัวแปรอื่นๆ เช่น ความดันและสนามแม่เหล็กที่ใช้ วัสดุสามารถแสดงรูปแบบแม่เหล็กได้มากกว่าหนึ่งรูปแบบเมื่อตัวแปรเหล่านี้เปลี่ยนแปลง
ประวัติศาสตร์
คุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุถูกค้นพบครั้งแรกในโลกยุคโบราณ เมื่อผู้คนสังเกตเห็นว่าแม่เหล็ก ซึ่งเป็นชิ้นส่วนที่เป็นแม่เหล็กโดยธรรมชาติ สามารถดึงดูดธาตุเหล็กได้ คำว่า "แม่เหล็ก" มาจากคำภาษากรีก Μαγνῆτις λίθος magnētis lithos "หินแม็กนีเซียน ศิลาฤกษ์"
ในสมัยกรีกโบราณ อริสโตเติลกล่าวถึงสิ่งที่อาจเรียกได้ว่าเป็นการอภิปรายทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับคุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุเป็นอย่างแรกนักปรัชญา Thales of Miletus ซึ่งอาศัยอยู่ตั้งแต่ 625 ปีก่อนคริสตกาล อี ก่อน 545 ปีก่อนคริสตกาล อี ข้อความทางการแพทย์ของอินเดียโบราณ Sushruta Samhita อธิบายการใช้แมกนีไทต์เพื่อเอาลูกศรที่ฝังอยู่ในร่างกายมนุษย์ออก
จีนโบราณ
ในจีนโบราณ วรรณกรรมที่อ้างอิงถึงคุณสมบัติทางไฟฟ้าและแม่เหล็กที่เก่าแก่ที่สุดของวัสดุพบได้ในหนังสือศตวรรษที่ 4 ก่อนคริสต์ศักราชที่ตั้งชื่อตามผู้แต่ง The Sage of the Valley of Ghosts การกล่าวถึงการดึงดูดเข็มเร็วที่สุดคืองาน Lunheng ในศตวรรษที่ 1 (คำขอที่สมดุล): "แม่เหล็กดึงดูดเข็ม"
Shen Kuo นักวิทยาศาสตร์ชาวจีนในศตวรรษที่ 11 เป็นคนแรกที่อธิบาย - ในเรียงความ Dream Pool - เข็มทิศแม่เหล็กพร้อมเข็ม และปรับปรุงความแม่นยำของการนำทางด้วยวิธีทางดาราศาสตร์ แนวคิดของภาคเหนือที่แท้จริง เมื่อถึงศตวรรษที่ 12 ชาวจีนใช้เข็มทิศแม่เหล็กในการนำทาง พวกเขาทำช้อนไกด์ขึ้นจากหินเพื่อให้ด้ามช้อนชี้ไปทางใต้เสมอ
ยุคกลาง
Alexander Neckam ในปี ค.ศ. 1187 เป็นคนแรกในยุโรปที่บรรยายเกี่ยวกับเข็มทิศและการใช้งานสำหรับการนำทาง นักวิจัยรายนี้เป็นครั้งแรกในยุโรปที่ได้สร้างคุณสมบัติของวัสดุแม่เหล็กอย่างละเอียดถี่ถ้วน ในปี ค.ศ. 1269 Peter Peregrine de Maricourt ได้เขียน Epistola de magnete ซึ่งเป็นบทความแรกที่ยังมีชีวิตรอดซึ่งอธิบายคุณสมบัติของแม่เหล็ก ในปี ค.ศ. 1282 al-Ashraf นักฟิสิกส์ นักดาราศาสตร์ และนักภูมิศาสตร์ชาวเยเมนได้อธิบายคุณสมบัติของเข็มทิศและวัสดุที่มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กพิเศษ
ยุคฟื้นฟูศิลปวิทยา
ในปี 1600 วิลเลียม กิลเบิร์ตตีพิมพ์“Magnetic Corpus” และ “Magnetic Tellurium” (“บนแม่เหล็กและวัตถุแม่เหล็ก และบนแม่เหล็กโลกอันยิ่งใหญ่ด้วย”) ในบทความนี้ เขาอธิบายการทดลองหลายๆ อย่างของเขากับแบบจำลอง Earth ที่เรียกว่า terrella ซึ่งเขาได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับคุณสมบัติของวัสดุแม่เหล็ก
จากการทดลองของเขา เขาได้ข้อสรุปว่าโลกเองเป็นแม่เหล็ก และนี่คือสาเหตุที่เข็มทิศชี้ไปทางเหนือ (ก่อนหน้านี้บางคนเชื่อว่าเป็นดาวขั้วโลก (Polaris) หรือเกาะแม่เหล็กขนาดใหญ่ทางเหนือ เสาที่ดึงดูดเข็มทิศ).
เวลาใหม่
ความเข้าใจเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างไฟฟ้าและวัสดุที่มีคุณสมบัติแม่เหล็กพิเศษปรากฏในปี พ.ศ. 2362 ในผลงานของ Hans Christian Oersted ศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกน ผู้ค้นพบโดยการกระตุกเข็มเข็มทิศโดยไม่ได้ตั้งใจใกล้กับเส้นลวดที่เป็นไฟฟ้า กระแสสามารถสร้างสนามแม่เหล็กได้ การทดลองครั้งสำคัญนี้เรียกว่าการทดลอง Oersted การทดลองอื่นๆ อีกหลายครั้งตามมาด้วย André-Marie Ampère ผู้ค้นพบในปี 1820 ว่าสนามแม่เหล็กที่หมุนเวียนอยู่ในเส้นทางปิดนั้นสัมพันธ์กับกระแสที่ไหลรอบปริมณฑลของเส้นทาง
คาร์ล ฟรีดริช เกาส์ มีส่วนร่วมในการศึกษาสนามแม่เหล็ก Jean-Baptiste Biot และ Felix Savart ในปี 1820 ได้คิดค้นกฎหมาย Biot-Savart ซึ่งให้สมการที่ต้องการ ไมเคิล ฟาราเดย์ ผู้ค้นพบในปี พ.ศ. 2374 ว่าฟลักซ์แม่เหล็กที่แปรผันตามเวลาผ่านวงลวดทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้า และนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ก็พบความเชื่อมโยงเพิ่มเติมระหว่างแม่เหล็กกับไฟฟ้า
ศตวรรษที่ XX และของเราเวลา
เจมส์ เสมียน แมกซ์เวลล์สังเคราะห์และขยายความเข้าใจในสมการของแมกซ์เวลล์นี้โดยการรวมไฟฟ้า แม่เหล็ก และทัศนศาสตร์ในสาขาแม่เหล็กไฟฟ้า ในปี ค.ศ. 1905 ไอน์สไตน์ใช้กฎเหล่านี้เพื่อกระตุ้นทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของเขาโดยกำหนดให้กฎเหล่านี้เป็นจริงในทุกกรอบอ้างอิงเฉื่อย
แม่เหล็กไฟฟ้ามีวิวัฒนาการมาอย่างต่อเนื่องจนถึงศตวรรษที่ 21 โดยได้รวมเอาทฤษฎีพื้นฐานเกี่ยวกับเกจ ไฟฟ้าควอนตัม ทฤษฎีไฟฟ้าอ่อน และสุดท้ายคือโมเดลมาตรฐาน ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์กำลังศึกษาสมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุที่มีโครงสร้างนาโนด้วยกำลังและพลังงานหลัก แต่การค้นพบที่ยิ่งใหญ่และน่าทึ่งที่สุดในสาขานี้น่าจะยังรอเราอยู่
เอสเซนส์
คุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุส่วนใหญ่เกิดจากโมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอนโคจรของอะตอม โมเมนต์แม่เหล็กของนิวเคลียสของอะตอมมักจะเล็กกว่าโมเมนต์ของอิเล็กตรอนหลายพันเท่า ดังนั้นจึงมีความสำคัญเพียงเล็กน้อยในบริบทของการดึงดูดของวัสดุ อย่างไรก็ตาม โมเมนต์แม่เหล็กนิวเคลียร์มีความสำคัญมากในบริบทอื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านิวเคลียร์ (NMR) และการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (MRI)
โดยปกติแล้วอิเล็กตรอนจำนวนมากในวัสดุจะถูกจัดเรียงในลักษณะที่โมเมนต์แม่เหล็กของพวกมัน (ทั้งการโคจรและภายใน) นั้นเป็นโมฆะ ในระดับหนึ่ง นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าอิเล็กตรอนรวมกันเป็นคู่กับโมเมนต์แม่เหล็กภายในอันตรงกันข้ามอันเป็นผลมาจากหลักการของ Pauli (ดูการกำหนดค่าอิเล็กตรอน) และรวมกันเป็นซับเชลล์ย่อยที่มีการเคลื่อนที่ของวงโคจรสุทธิเป็นศูนย์
Bในทั้งสองกรณี อิเล็กตรอนส่วนใหญ่ใช้วงจรซึ่งโมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอนแต่ละตัวจะถูกยกเลิกโดยโมเมนต์ตรงข้ามของอิเล็กตรอนอีกตัวหนึ่ง ยิ่งไปกว่านั้น แม้ว่าอิเล็กตรอนจะมีลักษณะแบบเดียวกับที่มีอิเล็กตรอนแบบคู่และ/หรือเปลือกย่อยที่ไม่ได้รับการเติม ก็มักจะเป็นกรณีที่อิเล็กตรอนที่ต่างกันในของแข็งจะทำให้เกิดโมเมนต์แม่เหล็กซึ่งชี้ไปในทิศทางที่ต่างกันและสุ่มเพื่อให้วัสดุไม่เกิด แม่เหล็ก.
บางครั้งไม่ว่าจะโดยธรรมชาติหรือจากสนามแม่เหล็กภายนอกที่ใช้ ช่วงเวลาแม่เหล็กของอิเล็กตรอนแต่ละตัวจะเรียงกันโดยเฉลี่ย วัสดุที่เหมาะสมสามารถสร้างสนามแม่เหล็กที่แรงได้
พฤติกรรมแม่เหล็กของวัสดุขึ้นอยู่กับโครงสร้างของวัสดุ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ ด้วยเหตุผลข้างต้นและอุณหภูมิด้วย ที่อุณหภูมิสูง การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนแบบสุ่มทำให้อิเล็กตรอนเรียงตัวได้ยาก
ไดแม่เหล็ก
Diamagnetism พบได้ในวัสดุทั้งหมดและเป็นแนวโน้มของวัสดุที่จะต้านทานสนามแม่เหล็กที่ใช้และดังนั้นจึงขับไล่สนามแม่เหล็ก อย่างไรก็ตาม ในวัสดุที่มีคุณสมบัติพาราแมกเนติก (กล่าวคือ มีแนวโน้มที่จะเสริมสนามแม่เหล็กภายนอก) พฤติกรรมพาราแมกเนติกจะครอบงำ ดังนั้น แม้จะมีปรากฏการณ์ที่เป็นสากล พฤติกรรมไดแม่เหล็กก็ถูกสังเกตพบในวัสดุไดแม่เหล็กอย่างหมดจดเท่านั้น ไม่มีอิเลคตรอนแบบ unpaired ในวัสดุไดอะแมกเนติก ดังนั้นจึงไม่สามารถสร้างโมเมนต์แม่เหล็กภายในของอิเล็กตรอนได้เอฟเฟกต์ระดับเสียงใด ๆ
โปรดทราบว่าคำอธิบายนี้จัดทำขึ้นเพื่อใช้ในการศึกษาวิจัยเท่านั้น ทฤษฎีบท Bohr-Van Leeuwen แสดงให้เห็นว่าไดอะแมกเนติกนั้นเป็นไปไม่ได้ตามหลักฟิสิกส์คลาสสิก และความเข้าใจที่ถูกต้องนั้นต้องการคำอธิบายเกี่ยวกับกลไกควอนตัม
โปรดทราบว่าวัสดุทั้งหมดต้องผ่านการตอบสนองของวงโคจรนี้ อย่างไรก็ตาม ในสารพาราแมกเนติกและสารเฟอร์โรแมกเนติก เอฟเฟกต์ไดอะแมกเนติกจะถูกระงับโดยผลกระทบที่รุนแรงกว่ามากซึ่งเกิดจากอิเล็กตรอนที่ไม่คู่กัน
มีอิเลคตรอนที่ไม่มีคู่ในวัสดุที่เป็นพาราแมกเนติก นั่นคือออร์บิทัลของอะตอมหรือโมเลกุลที่มีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียว แม้ว่าหลักการกีดกันของ Pauli นั้นกำหนดให้อิเล็กตรอนที่จับคู่กันต้องมีโมเมนต์แม่เหล็ก ("สปิน") ของตัวเองซึ่งชี้ไปในทิศทางตรงกันข้าม ทำให้สนามแม่เหล็กของพวกมันหักล้าง อิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่สามารถจัดแนวโมเมนต์แม่เหล็กของมันในทิศทางใดก็ได้ เมื่อใช้ฟิลด์ภายนอก ช่วงเวลาเหล่านี้จะมีแนวโน้มที่จะจัดแนวไปในทิศทางเดียวกับฟิลด์ที่ใช้ ซึ่งทำให้แข็งแกร่งขึ้น
เฟอร์โรแม่เหล็ก
เฟอโรแมกเนทซึ่งเป็นสารพาราแมกเนติก มีอิเล็กตรอนที่ไม่คู่กัน อย่างไรก็ตาม นอกจากแนวโน้มที่โมเมนต์แม่เหล็กที่แท้จริงของอิเล็กตรอนจะขนานกับสนามที่ใช้แล้ว ในวัสดุเหล่านี้ ยังมีแนวโน้มที่โมเมนต์แม่เหล็กเหล่านี้จะปรับตัวเองขนานกันเพื่อรักษาสถานะที่ลดลง พลังงาน. ดังนั้นแม้ในกรณีที่ไม่มีสนามที่ใช้โมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอนในวัสดุจะเรียงตัวขนานกันอย่างเป็นธรรมชาติ
สารเฟอร์โรแมกเนติกแต่ละชนิดมีอุณหภูมิเฉพาะตัว เรียกว่าอุณหภูมิคูรีหรือจุดคูรี ซึ่งสูญเสียคุณสมบัติแม่เหล็กของเฟอร์โรแม่เหล็กไป ทั้งนี้เนื่องจากแนวโน้มจากความร้อนที่จะทำให้เกิดความวุ่นวายครอบงำการลดพลังงานอันเนื่องมาจากลำดับของสนามแม่เหล็ก
เฟอร์โรแมกเนติกส์เกิดขึ้นในสารเพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้น เหล็ก นิกเกิล โคบอลต์ โลหะผสม และโลหะผสมที่หายากบางชนิดนั้นพบได้ทั่วไป
โมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมในวัสดุที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติกทำให้พวกมันมีพฤติกรรมเหมือนแม่เหล็กถาวรขนาดเล็ก พวกมันเกาะติดกันและรวมกันเป็นบริเวณเล็กๆ ที่มีการจัดตำแหน่งที่สม่ำเสมอกันมากหรือน้อยที่เรียกว่าโดเมนแม่เหล็กหรือโดเมนไวส์ โดเมนแม่เหล็กสามารถสังเกตได้โดยใช้กล้องจุลทรรศน์แรงแม่เหล็กเพื่อเปิดเผยขอบเขตของโดเมนแม่เหล็กที่คล้ายกับเส้นสีขาวในภาพร่าง มีการทดลองทางวิทยาศาสตร์มากมายที่สามารถแสดงสนามแม่เหล็กได้
บทบาทของโดเมน
เมื่อโดเมนมีโมเลกุลมากเกินไป โดเมนจะไม่เสถียรและแบ่งออกเป็นสองโดเมนโดยเรียงในทิศทางตรงกันข้ามเพื่อให้ติดกันอย่างเสถียรมากขึ้น ดังที่แสดงไว้ทางด้านขวา
เมื่อสัมผัสกับสนามแม่เหล็ก ขอบเขตโดเมนจะเคลื่อนที่เพื่อให้โดเมนที่จัดแนวแม่เหล็กเติบโตและครองโครงสร้าง (พื้นที่สีเหลืองประ) ดังที่แสดงไว้ทางด้านซ้าย เมื่อเอาสนามแม่เหล็กออก โดเมนอาจไม่กลับสู่สถานะที่ไม่ใช่แม่เหล็ก นี่นำไปสู่เนื่องจากวัสดุที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติกถูกทำให้เป็นแม่เหล็ก ทำให้เกิดแม่เหล็กถาวร
เมื่อแรงดึงดูดมากพอจนโดเมนที่ครอบงำซ้อนทับกันทั้งหมด นำไปสู่การก่อตัวของโดเมนที่แยกจากกันเพียงโดเมนเดียว วัสดุก็อิ่มตัวด้วยสนามแม่เหล็ก เมื่อวัสดุแม่เหล็กที่เป็นแม่เหล็กถูกทำให้ร้อนจนถึงอุณหภูมิจุดคูรี โมเลกุลจะผสมกันจนถึงจุดที่โดเมนแม่เหล็กสูญเสียการจัดระเบียบและคุณสมบัติทางแม่เหล็กของพวกมันทำให้เกิดการหยุดนิ่ง เมื่อวัสดุถูกทำให้เย็นลง โครงสร้างการจัดตำแหน่งโดเมนนี้จะกลับมาเองตามธรรมชาติ คล้ายกับการที่ของเหลวสามารถแข็งตัวเป็นของแข็งผลึกได้โดยประมาณ
แอนติเฟอโรแมกเนติก
ในแอนตีเฟอโรแม่เหล็กซึ่งแตกต่างจากเฟอโรแมกเนท ช่วงเวลาแม่เหล็กภายในของเวเลนซ์อิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้เคียงมักจะชี้ไปในทิศทางตรงกันข้าม เมื่ออะตอมทั้งหมดถูกจัดเรียงในสสารเพื่อให้เพื่อนบ้านแต่ละตัวมีปฏิกิริยาขนานกัน สารนั้นจะต้านสนามแม่เหล็ก Antiferromagnets มีโมเมนต์แม่เหล็กสุทธิเป็นศูนย์ ซึ่งหมายความว่าจะไม่สร้างสนาม
Antiferromagnets นั้นหายากกว่าพฤติกรรมประเภทอื่นและมักถูกสังเกตที่อุณหภูมิต่ำ ที่อุณหภูมิต่างกัน แอนติเฟอโรแม่เหล็กจะแสดงคุณสมบัติไดอะแมกเนติกและเฟอร์โรแมกเนติก
ในวัสดุบางชนิด อิเลคตรอนที่อยู่ใกล้เคียงมักจะชี้ไปในทิศทางตรงกันข้าม แต่ไม่มีการจัดวางทางเรขาคณิตที่เพื่อนบ้านแต่ละคู่จะไม่ยอมให้อยู่ในแนวเดียวกัน เรียกว่าปั่นแก้วและเป็นตัวอย่างของความยุ่งยากทางเรขาคณิต
สมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุที่เป็นแม่เหล็ก
เหมือนเฟอร์โรแมกเนติก เฟอร์ริแม็กเน็ตยังคงความเป็นแม่เหล็กไว้ในกรณีที่ไม่มีสนาม อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับแม่เหล็กต้านเฟอโรแม่เหล็ก อิเล็กตรอนคู่ที่อยู่ติดกันมักจะชี้ไปในทิศทางตรงกันข้าม คุณสมบัติทั้งสองนี้ไม่ขัดแย้งกัน เพราะในการจัดเรียงทางเรขาคณิตที่เหมาะสม โมเมนต์แม่เหล็กจาก sublattice ของอิเล็กตรอนที่ชี้ไปในทิศทางเดียวกันนั้นมากกว่าจาก sublattice ที่ชี้ไปในทิศทางตรงกันข้าม
เฟอร์ไรต์ส่วนใหญ่เป็นเฟอร์ริแมกเนติก คุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติกในปัจจุบันถือว่าปฏิเสธไม่ได้ สารแม่เหล็กชนิดแรกที่ค้นพบคือแมกนีไทต์คือเฟอร์ไรท์และเดิมคิดว่าเป็นเฟอร์โรแมกเนท อย่างไรก็ตาม หลุยส์ นีล หักล้างสิ่งนี้ด้วยการค้นพบภาวะแม่เหล็กติดไฟ
เมื่อเฟอร์โรแม็กเน็ตหรือเฟอร์ริแม็กเน็ตมีขนาดเล็กพอ มันจะทำหน้าที่เป็นแม่เหล็กหมุนเดี่ยวที่อยู่ภายใต้การเคลื่อนที่แบบบราวเนียน การตอบสนองต่อสนามแม่เหล็กนั้นมีคุณภาพใกล้เคียงกับพาราแมกเนติกแต่มีมากกว่านั้น
แม่เหล็กไฟฟ้า
แม่เหล็กไฟฟ้าเป็นแม่เหล็กที่สร้างสนามแม่เหล็กโดยกระแสไฟฟ้า สนามแม่เหล็กจะหายไปเมื่อกระแสไฟถูกปิด แม่เหล็กไฟฟ้ามักจะประกอบด้วยเส้นลวดที่มีระยะห่างกันอย่างใกล้ชิดจำนวนมากซึ่งทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก ขดลวดมักจะพันรอบแกนแม่เหล็กที่ทำจากวัสดุที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติกหรือเฟอร์ริแมกเนติกวัสดุเช่นเหล็ก แกนแม่เหล็กจะรวมฟลักซ์แม่เหล็กและสร้างแม่เหล็กที่แรงขึ้น
ข้อได้เปรียบหลักของแม่เหล็กไฟฟ้าเหนือแม่เหล็กถาวรคือสามารถเปลี่ยนสนามแม่เหล็กได้อย่างรวดเร็วโดยการควบคุมปริมาณกระแสไฟฟ้าในขดลวด อย่างไรก็ตาม ไม่เหมือนกับแม่เหล็กถาวรซึ่งไม่ต้องการพลังงาน แม่เหล็กไฟฟ้าต้องการกระแสไฟอย่างต่อเนื่องเพื่อรักษาสนามแม่เหล็ก
แม่เหล็กไฟฟ้าถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นส่วนประกอบของอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ เช่น มอเตอร์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า รีเลย์ โซลินอยด์ ลำโพง ฮาร์ดไดรฟ์ เครื่อง MRI เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ และอุปกรณ์แยกแม่เหล็ก นอกจากนี้ แม่เหล็กไฟฟ้ายังใช้ในอุตสาหกรรมเพื่อจับและเคลื่อนย้ายวัตถุที่เป็นเหล็กหนัก เช่น เศษโลหะและเหล็กกล้า แม่เหล็กไฟฟ้าถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2363 ในเวลาเดียวกัน ได้มีการเผยแพร่การจำแนกประเภทแรกของวัสดุตามคุณสมบัติของแม่เหล็ก