Vissa metaller attraherar naturligt andra metaller med en kraft som kallas magnetism. Redan innan elektricitet förstods skapade forskare kompasser av små remsor av naturligt förekommande magneter som svänger för att passa in i jordens magnetfält och pekar norrut eftersom fältet går från söder till norr.
När två metaller attraherar över rymden är en eller båda troligen magnetiska. Permanenta magneter - som vanligtvis innehåller järn - uppvisar den starkaste naturliga magnetismen, ett fenomen som kallas ferromagnetism. Jordens magnetfält genereras av rörelsen av dess smälta nickel-järnkärna och blir synligt när laddade partiklar från solen kolliderar med vår atmosfär nära magnetpolerna och producerar norrsken.
Varje atoms kärna av protoner och neutroner kretsar runt av elektroner, som har en negativ laddning. Arrangemanget av dessa elektroner ger atomerna en riktningsorienterad orientering, och deras orbitala rörelse skapar ett svagt magnetfält. Närhelst en elektrisk ström flyter - speciellt i en cirkulär eller spiralbana - uppstår ett magnetfält. Elektromagneter utnyttjar denna princip, vilket gör att deras magnetism kan slås på och av med strömmen.
Metaller vars elektroniska strukturer gör att deras elektroner lättare kan rikta in sig bildar starkare magnetfält. Järn, nickel, kobolt och gadolinium är de mest lättmagnetiserade. Även om aluminium och koppar kan uppvisa magnetiskt beteende, är fälten de genererar svaga. Oxider och legeringar som innehåller järn – som rost och stål – magnetiserar också lätt, och ju fler inställbara elektroner, desto starkare magnet.
Magnetit, en järnoxid som finns i naturen, visar ofta ett starkt magnetfält och är allmänt känd som en lodestone. Modern forskning tyder på att blixtnedslag kan ha magnetiserat dessa lodestones. Magnetitens kristallina struktur tillåter stora grupper av molekyler, så kallade domäner, att rikta in sig i samma riktning och producera ett kraftfullt magnetfält. Andra mineraler kan få svag magnetism från jordens magnetfält, och studier av havsgravstenar avslöjar hur planetens magnetiska poler har vänt under årtusenden.
Att skapa en enkel elektromagnet är enkelt:linda många spolar av koppartråd runt en stålstång eller spik, anslut ett litet batteri och för ström genom spolen. Metallen blir magnetisk och bibehåller viss magnetism även efter att strömmen upphört och tråden tagits bort. Resurser ge steg-för-steg-instruktioner.
