Để làm rõ câu hỏi tại sao nam châm luôn có hai cực dù ở kích thước nào, bạn cần tìm hiểu nam châm được cấu tạo bởi thứ gì.
Trái Đất có những từ trường riêng và đây cũng chính là cách hoạt động của la bàn. Với các nhà khoa học họ định nghĩa cực bắc của nam châm là điểm cuối của cực bắc Trái Đất. Thế nhưng đối với kỹ thuật, Gregory Scott Boebinger, giám đốc Phòng thí nghiệm Từ trường Quốc gia ở Tallahassee, Florida, và hiện là giáo sư vật lý tại Đại học Bang Florida giải thích, điều này có nghĩa là cực từ phía bắc của Trái Đất thực sự là cực nam từ vì các cực đối diện hút nhau.
Trong quy ước vật lý, các đường sức từ chạy ra từ cực bắc nam châm đi vào cực nam của chính nó, đường sức từ này tạo thành vòng khép kín. Bạn có thể quan sát hiện tượng này bằng thí nghiệm đơn giản như sử dụng một ít mạ sắt nhỏ và nam châm. Đặt nam châm lên một mặt phẳng và rải mạ sắt lên, các mạ sắt này sẽ sắp xếp dọc theo các đường sức từ.
Các nhà vật lý cũng đã khám phá ra các sắp xếp của các cực từ, bao gồm cả các cực tứ cực trong đó sự kết hợp giữa các cực từ bắc và nam được sắp xếp thành hình vuông. dù nghiên cứu kỹ nhưng chưa ai phát hiện ra các đơn cực từ.
Nam châm là một trong những bí ẩn sâu sắc nhất của vật lý, và mặc dù con người đã sử dụng chúng hàng nghìn năm nhưng các nhà khoa học vẫn đang tìm hiểu những điều mới về cách thức hoạt động của chúng. Có lẽ một ngày nào đó chúng ta sẽ khám phá ra hết bí mật của chúng.
Để hiểu hơn chúng ta cần tìm hiểu nam châm được làm từ gì? không chỉ nam châm, mọi vật đều được cấu tạo từ nguyên tử. Trong nguyên tử, các hạt nhân bao quanh bởi một hoặc nhiều electron mang điện tích âm. Mỗi một e này tạo ra các từ trường cực nhỏ của nó, các nhà khoa học đã đặt tên gọi nó là spin. Nếu từ trường nhỏ cùng hướng thì bản thân vật liệu đó sẽ trở thành từ tính.
Spin của electron là một khái niệm trừu tượng, chưa từng ai có thể nhìn thấy spin của e. Lý giải cho điều này là bởi nó quá nhỏ để con người có thể nhìn thấy dưới kính hiển vi, dù vậy nhưng các nhà vật lý học vẫn cho rằng e có từ trường vì họ có thể đo được nó.
Trong các e ghép đôi có thể làm cho spin triệt tiêu lẫn nhau khiến cho tổng từ trường của vật thể bằng 0. Điều này xảy ra ở một số vật chất như sắt, số lượng e và cách chúng định vị xung quanh hạt nhân dẫn đến các nguyên tử e chưa ghép cặp tạo ra từ trường nhỏ.
Nhiều nam châm được sử dụng vào cuộc sống hàng ngày như trong tủ lạnh, đây là đồ vật nam châm vĩnh cửu. Những vật liệu này liên kết với một lực bên ngoài nào đó và nó được coi là mối liên kết vĩnh viễn. Những từ trường được tạo ra mạnh hơn bằng điện, điện và từ có mối liên hệ cơ bản với nhau vì từ trường được tạo ra bởi chuyển động của các điện tích.
