吸铁石的原理是什么？吸铁石还能吸什么，铜和铝为何不能被磁化？

在日常生活中，吸铁石是非常常见的一种物品，很多人小时候都玩过吸铁石。但是为什么我们只听说过吸铁石，却从来没有听说过吸铝石、吸铜石呢？磁铁的磁性究竟是如何产生的呢？

其实，人们口中的吸铁石本身并不是一块石头，也不是纯粹的铁。在古代，人们制造指南针所使用的天然磁铁，大多是由铁的氧化物三氧化二铁以及许多其他杂质组成的。其实吸铁石除了铁以外还能吸引镍钴等金属，但是这两种金属在日常生活中实在是过于罕见，很长一段时间里人们只知道它能够吸铁，所以就直接将其命名为吸铁石并沿用至今。

当时的人们并不清楚磁铁为什么会产生磁力，甚至把磁力看成是一种神力，随着科学的发展特别是电磁感应定律的发现，人们终于发现了磁铁磁力产生的奥秘。

根据安培定律，电流的附近会产生磁场，而且磁场的强度随着电流的变化而变化，电流越大磁场的强度越大。在高中阶段就有利用通电螺线管产生磁场的科学实验，在实验过程中磁场的方向还将遵循右手螺旋定理，随着电流方向的改变而发生改变。在宏观层面，电流会产生磁场，天然的吸铁石没有通电又没有电流，怎么会产生磁力呢？

在了解磁铁内部的电流之前，我们首先要搞清楚为什么家庭输电线中会有电流存在。由于输电线两端存在电压差电势差，有了电势差就会产生相应的电场力，在电场力的作用下电线当中的带电粒子发生定向移动从而产生电流。所以说电流的本质其实就是电荷或者带电粒子的定向移动，也就是说只要存在带电粒子的定向移动就会产生电流。

自然界中任何物质的组成基础都是分子以及更小的原子，原子又是由原子核和核外电子组成的，其中原子核中的质子带正电，核外电子带负电。虽然没有宏观层面那样有电场力作用，但是电子始终是围绕着原子核作高速环绕运动的，在环绕的过程中电子本身还在不停的发生着自转，这种关系就有点像地球绕着太阳公转的同时也在不停地自转。

电子作为一种带电粒子，它在高速运动的过程中就会产生极其微小的磁场，无数个这样微小的磁场相互叠加就会让物质在宏观层面表现出磁性。既然是这样，好像所有物质都是天然的磁体，但事实却并不是这样，这是为什么呢？

要解释清楚这个问题，就需要了解核外电子的运动规律和物质的微观结构。

首先，在绝大多数物质的组成原子当中，电子都是成对存在的，在运动过程中这些电子都必须要遵循泡利不相容原理。通俗来讲，就是处于同一轨道同一能量级的成对电子，他们之间的自旋方向始终是相反的。前面我们说过，磁场产生的方向随着电流方向的改变而改变，所以这样一对运动的电子产生磁场的方向是相反的，会直接相互抵消掉。所以只有元素原子的最外层存在孤对电子，产生的磁场不会被抵消，才有可能会在宏观层面表现出磁性。

为什么这么说呢，因为磁性的产生还与该物质原子的排列有关系。如果排列的不规则，物质内部呈现出杂乱无章的状态，那么单一原子产生的磁场之间就有可能会相互抵消，要想表现出磁性物质内部的原子就必须排列的整齐有序，让单一原子形成的磁场之间相互叠加并且最终表现出外在的磁性。

总的来说，一种物质要想有磁性，需要满足两个条件：一是原子的最外层存在孤对电子，二是组成物质的原子之间排列整齐。然而同时满足这两个要求的物质，在自然界中也仅有铁钴镍等少量金属而已。

研究发现，铁原子有26个核外电子其中最外层有一个孤对电子，钴和镍元素的原子的最外层同样也存在孤对电子。但由于这几种物质内部的微小磁性区域——磁畴的排布是没有规则的，这些小区域产生的磁场之间相互抵消，所以这些金属平时并没有表现出像磁铁一样的磁力。但在外加磁场力的作用下，这些磁畴的磁场方向一致化，也就是被磁化了，被磁化以后的物质就会对外表现出磁性。