我们应当弄清楚磁性的本质是什么?磁性并非只是电子绕原子核公转、自转就能产生的,更重要的一点是这种转动发生偏心现象产生磁性,即电子运动偏心显现出正负极性,从而显现出磁性。比如水分子,氢原子和氧原子都不显极性、也不显磁性,当二者结合为水分子时,由于二者原子核对电子引力偏差导致电子运动偏心,从而显极性,磁性自然就显现出来了。我们再回头看, 天然磁石也是这个道理,为什么不吸引铜铝等导电性强的金属呢?因为这类金属原子核对外层电子束缚力很弱,电子的偏心运动很难显示出极性来,也不显磁性。而磁石对一些绝缘材料也不吸引,是因为这类材料原子核对电子束缚力超强,几乎不受外界干扰,也不会显极性、磁性。

首先需要理解组成物质的原子的状态(quantum numbers). 目前我们用主量子数,角量子数,磁量子数,和自旋量子数描述电子围绕原子核运动的量子状态。第三个磁量子数就是产生我们所见磁场的原因,这里有涉及到保利不饱和原理(Pauli exclusion pri).如下图,铁钴镍的磁量子数没有被内部彼此中和而表现出磁性。

我们都学过,电生磁磁生电,电子的运动产生了电场,同时也产生了与这电场垂直的磁场。而这个电子核的磁性有多强,就要看这个公转、自转、不同电子间的互相影响(有的原子核不光有一个电子),这些运动都会产生磁性,它们也会互相影响,从而混在一起,表现为原子核的“磁矩”(磁的矩阵)。每一个原子核都有磁矩,包括铜和铝。那为什么只有磁石有磁性呢?为什么铁会被吸住?铜和铝不行呢?超强磁铁铷磁铁两块挤掉一个苹果表。磁石就不一样了,人家内部的原子都训练有素,大家统一指挥,都朝一个方向行军,于是,天然的磁性就出现了。而如铁钴镍这样的物质,当磁铁靠近它时,它们的本来杂乱无章的磁矩排列也会受到磁铁“传染”,表现出自己的磁性。而铜和铝永远都是杂乱无章的,所以,它们当然不会被吸走了。另外,磁铁的磁性,也会因为加热的原因,当超过“居里温度”,磁铁也会因为磁矩的混乱而丧失磁性。我们的电饭煲就是利用的这一原理。

对于磁石为什么不会吸附铜、铝等金属?就如上述回答的因为这类金属原子核对外层电子束缚力很弱,电子的偏心运动很难显示出极性来,也不显磁性。而磁石对一些绝缘材料也不吸引,是因为这类材料原子核对电子束缚力超强,几乎不受外界干扰,也不会显极性、磁性。