¿Cómo obtienen los imanes sus campos magnéticos? ¿Cómo obtienen los electrones sus campos eléctricos? ¿Cómo consiguen estos incluso sus campos de...

Los electrones tienen una propiedad fundamental llamada espín mecánico cuántico. Este giro puede entenderse y describirse como un momento angular intrínseco. El giro crea un momento dipolar magnético con cierta magnitud. En los electrones que no interactúan, estos momentos dipolares están orientados aleatoriamente de manera que, en promedio, todos los momentos magnéticos se cancelan entre sí y la magnetización neta se desvanece. Si los electrones se introducen en un campo magnético externo, los espines se alinean parcialmente de modo que se crea un momento dipolar neto bastante pequeño que se alinea en la misma dirección que el campo externo. A esto se le llama paramagnetismo. Tan pronto como se elimina el campo magnético externo, los electrones pierden su alineación y la magnetización general vuelve a ser cero.

Si se reduce la distancia entre los electrones, comienzan a interactuar entre sí. Ya sea a través de su interacción magnética directa entre los dipolos (interacción dipolo-dipolo) o mediante un efecto mecánico cuántico llamado interacción de intercambio. Esto hace que los electrones se alineen con respecto a su vecino directo, ya sea en una configuración paralela o antiparalela. En el primer caso (ferromagnetismo) los momentos magnéticos individuales se suman y se mantiene una gran magnetización neta, incluso en ausencia de un campo magnético externo. En el caso de antiparalelo, se denomina antiferromagnetismo y la magnetización neta se cancela incluso en presencia de un campo magnético externo. En los ferromagnetos, los espines se alinean solo dentro de ciertos volúmenes, llamados dominios magnéticos. Entre estos dominios, estas grandes magnetizaciones netas pueden orientarse nuevamente al azar de manera que la magnetización general de una pieza de metal ferromagnético sea cero. Si dicho material se introduce en un campo magnético suficientemente fuerte, los dominios se reorganizan de manera que todas sus magnetizaciones se suman. Las orientaciones de los dominios pueden "bloquearse" eficazmente de modo que cuando se elimina el campo externo, el material mantiene una cantidad significativa de magnetización neta y se obtiene un imán. A esto se le llama persistencia.