مغناطیس ماده از گشتاور مغناطیسی الکترون ها در اتم ها ناشی می شود
ماده از اتم هایی تشکیل شده است که از هسته و الکترون تشکیل شده اند. در اتم ها، الکترون ها دارای گشتاورهای مغناطیسی مداری هستند زیرا در اطراف هسته حرکت می کنند. الکترون ها به دلیل اسپین دارای گشتاورهای مغناطیسی اسپینی هستند. گشتاور مغناطیسی اتم ها عمدتاً از گشتاور مغناطیسی الکترونی ناشی می شود که منبع مغناطیسی همه مواد است.
ممان مغناطیسی یک بردار جهت دار است. حالت های اسپین الکترون ها در اتم ها به دو نوع بالا و پایین تقسیم می شوند. در بیشتر مواد، به تعداد اسپین رو به پایین، الکترون هایی با اسپین رو به بالا وجود دارد. گشتاورهای مغناطیسی که آنها ایجاد می کنند یکدیگر را خنثی می کنند و کل اتم مغناطیس خارجی ندارد. فقط تعداد کمی از اتم های ماده دارای تعداد الکترون های مختلف در جهت های اسپین مختلف هستند. به این ترتیب، پس از اینکه گشتاورهای مغناطیسی الکترون‌های دارای اسپین مخالف یکدیگر را خنثی کردند، گشتاورهای مغناطیسی اسپینی الکترون‌های باقی‌مانده لغو نشدند و کل اتم دارای یک گشتاور مغناطیسی کل است. گشتاور مغناطیسی یک اتم به ساختار اتمی بستگی دارد و اتم های همه عناصر جدول تناوبی دارای گشتاورهای مغناطیسی خاص خود هستند.
با توجه به گشتاورهای مغناطیسی متفاوت اتم های مختلف، برهمکنش گشتاورهای مغناطیسی اتمی بین مواد ماکروسکوپی منجر به آرایش های متفاوت گشتاورهای مغناطیسی اتمی در دمای اتاق می شود. با توجه به تفاوت در شدت مغناطیسی و حساسیت مغناطیسی مواد ماکروسکوپی در یک میدان مغناطیسی خارجی، آنها را به مواد پارامغناطیس، مواد دیامغناطیسی، مواد فرومغناطیسی، مواد فری مغناطیسی و مواد ضد فرومغناطیسی تقسیم می‌کنند.
گشتاور مغناطیسی و شار مغناطیسی: می توان با ثابت سیم پیچ تبدیل کرد
گشتاور مغناطیسی و میدان مغناطیسی هر دو پارامترهای مهمی هستند که قدرت مغناطیسی مواد آهنربای دائم را توصیف می کنند. همبستگی خاصی بین آنها وجود دارد، اما آنها کمیت های فیزیکی با معانی متفاوت هستند.
روش آزمایشی که معمولاً برای ممان مغناطیسی استفاده می‌شود، طبق استاندارد کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیکی IEC{0}} (روش کشیدن یا چرخش برای آزمایش گشتاور دوقطبی مغناطیسی مواد فرومغناطیسی) انجام می‌شود. اندازه گیری گشتاور مغناطیسی با اندازه گیری شار مغناطیسی مدار باز محاسبه می شود. با اندازه گیری نمونه مدار باز در یک سیم پیچ هلمهولتز یک بعدی با ثابت سیم پیچ کاملاً کالیبره شده k، می توان مقدار شار مغناطیسی Ø را به دست آورد و گشتاور مغناطیسی M ماده را می توان از مقدار شار مغناطیسی محاسبه کرد. به صورت زیر محاسبه می شود:
M = k * ФM
نشان دهنده گشتاور مغناطیسی آهنربا است، واحد Wb·cm است-1k نشان دهنده ثابت سیم پیچ، واحد: سانتی متر{1}} (تغییر واحد ثابت سیم پیچ باعث تغییر واحد گشتاور مغناطیسی می شود )
Ф نشان دهنده مقدار شار مغناطیسی است، واحد: Wb
برای یک آهنربا، مقادیر شار مغناطیسی اندازه گیری شده تحت ثابت های سیم پیچ مختلف متفاوت است، اما گشتاور مغناطیسی محاسبه شده یکسان است. بنابراین ارتباط لحظه مغناطیسی بین خریداران و فروشندگان دقیق تر و کارآمدتر خواهد بود.