将杆磁铁切成两半不会摆脱其杆子。它只会产生两个磁铁，每个磁铁都将吸引另一个磁铁的南极，反之亦然。　

正是这种吸引力的基本特性使磁铁可用于许多目的，从举行派对邀请到冰箱到执行医学成像。

但是这些杆如何出现？磁铁为什么具有北极和南极？

磁铁是“物理学中最深的奥秘之一” 格雷格·波宾格（Greg Boebinger），佛罗里达州塔拉哈西国家高磁场实验室的主任。尽管 人们使用磁铁已有数千年了，科学家仍在学习有关其工作方式的新知识。　

关于磁体为什么具有杆子的最基本答案在于电子的行为。包括磁铁在内的所有物质都是由原子制成的。每个人 原子，核被一个或多个带负电的电子包围。这些电子中的每一个都会产生自己的微小磁场，科学家称之为“自旋”。如果这些小磁场中有足够的指向相同的方向，则材料本身就会变成磁性。　

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Boebinger告诉Live Science，电子的“旋转”是一个抽象的概念。从技术上讲，没有人看到电子旋转＆mdash;它太小了，无法在显微镜下看到。但是物理学家知道电子具有磁场，因为它们已经测量了。可以生成该场的一种方法是电子旋转。逆转自旋的方向，磁场会翻转。

尽可能 电子会配对，以使他们的旋转取消，使原子零的净磁性。但是在某些元素中，例如铁，不可能发生。电子的数量及其位于核周围的方式意味着每个铁原子都会有一个未配对的电子产生一个小磁场。　

在未磁化的材料中，这些单个磁场指向不同的随机方向。在这种状态下，它们大多相互取消，因此材料总体上没有磁性。但是在正确的条件下，微小的亚原子磁场可以对齐指向相同的方向。人们可能会认为这是一群陷入困境的人之间的区别，而所有组织和面对着同一方向的人之间的差异。这些非常小的磁场的组合使更大的磁场＆mdash;因此，材料变成了磁铁。

日常生活中使用的许多磁铁，例如冰箱磁铁，称为永久磁铁。在这些材料中，材料中许多原子的磁场已被某些外部力＆mdash永久排列；就像被放入更强大的磁场中一样。

通常，更强大的磁场是由电力创建的。电力和磁性从根本上联系起来，因为磁场是通过电荷的运动产生的。这就是为什么旋转电子具有磁场的原因。但是科学家也可以利用电力来创造非常强大的磁铁。 Paolo Ferracin，加利福尼亚州劳伦斯·伯克利国家实验室的高级科学家。通过电线线圈运行足够的电流会产生一个非常强大的磁场，只要电流流动，该电场就会持续使用。费拉辛告诉《现场科学》，这些电磁体经常用于物理研究。它们还用于医疗工具，例如磁共振成像（MRI）机器。

地球也有自己的磁场。这就是使指南针起作用的原因。科学家将磁铁的北极定义为如果磁铁可以自由旋转，它将指向地球的北极。但是从技术上讲，Boebinger解释说，这意味着地球上的北部磁极实际上是磁性南极，而相反的杆子吸引了。

在物理大会中，磁场的线从磁铁的北极向外流到其南极，形成了一个封闭环。

物理学家还发现了其他磁极的布置， 包括四倍，其中将南北磁极的组合排列在正方形中。但是一个目标仍然难以捉摸，费拉辛说：没有人发现磁性单极。

电子和质子是电单孔：它们每个电荷都有一个电荷，即正或负电荷。但是电子（以及其他颗粒）具有两个磁极。而且由于它们是基本的粒子，所以它们不能进一步分解。颗粒在电气和磁性上行为的方式之间的差异吸引了许多物理学家，而对于某些人来说，找到具有单个磁极的粒子是圣杯。正如我们目前理解的那样，它的发现将挑战物理定律。