永久磁石
あらゆる物質を構成している原子は原子核と電子からなる。電子は電荷を持つと同時に、スピンという性質を持ち、このスピンによって電子そのものが磁石としての性質を帯びている。
原子はそれ自身の陽子と同じ数の電子を持っている。例えば鉄原子は26個の陽子と電子をそれぞれ持つ。これらの電子のスピン同士は互いを相殺しようとする性質を持つ(フントの規則)が、相殺しきれずにスピンが残った場合、原子そのものが磁石としての性質を帯びる。例えば、永久磁石を作る上で重要な物質である鉄、ニッケル、コバルトでは3d軌道と呼ばれる電子軌道に余ったスピンが存在している。
多くの物質中では熱擾乱によって原子の内殻電子の向きが乱されるため、物質全体としては磁気モーメントを示さない。物質全体が強い磁気モーメントを示すためには、互いの原子間に強い原子間交換相互作用を持つ必要がある。このような物質を強磁性体と呼ぶ。強磁性体では隣同士の原子に属する電子や伝導電子による「交換相互作用」を媒介にしてスピンを揃えている。