In un magnete, la forza magnetica è concentrata alle estremità e si indebolisce nel mezzo. Queste estremità magneticamente forti sono chiamate poli magnetici. I magneti hanno due poli, entrambi di uguale forza. La Terra ha anche poli magnetici. Una bussola funziona perché il magnete nella bussola risponde alla forza magnetica della Terra.
Un semplice magnete a barra lasciato ruotare liberamente si allineerà sempre con i poli magnetici nord e sud della Terra. Alcuni magneti sono contrassegnati da una N su un’estremità e una S dall’altra. Questo perché l’estremità N punterà sempre a nord, mentre l’estremità S punterà sempre a sud. Se due magneti sono affiancati, l’estremità N del primo magnete attirerà l’estremità S del secondo, mentre le estremità N si respingono.
L’attrazione dei poli magnetici della Terra è così forte che un magnete si allineerà sempre con i poli, non importa quanto sia lontano da loro. Va notato che il polo nord magnetico della Terra non si allinea perfettamente con il polo nord geografico. Il nord magnetico è in realtà a circa 15 gradi di distanza dal nord geografico.
Per migliaia di anni, le persone hanno utilizzato i poli magnetici della Terra per aiutarsi a navigare. Una bussola è fondamentalmente un ago che ruota liberamente. Poiché l’ago è magnetizzato, punterà sempre verso nord. Sapendo quale direzione è il nord, esploratori e viaggiatori possono capire in quale direzione stanno andando. La prima menzione della bussola fu fatta dagli antichi cinesi intorno al 210 a.C.
Esistono un paio di teorie diverse per spiegare perché i magneti si comportano in quel modo. La più antica delle due è la teoria di Weber. Afferma che le sostanze magnetiche sono fatte di minuscole molecole magnetizzate. Se lasciate sole, queste molecole puntano in tutte le direzioni diverse. Se un magnete viene tirato sul materiale più volte muovendosi nella stessa direzione, le molecole si allineeranno come una serie di minuscoli magneti dall’estremità nord all’estremità sud, creando poli magnetici su entrambe le estremità del metallo.
Una teoria simile ma più sofisticata si basa sulla conoscenza che gli elettroni hanno un campo magnetico. Gli elettroni sono le minuscole unità che orbitano attorno agli atomi. Ogni atomo ha almeno un elettrone. La teoria del dominio afferma che se gli elettroni di un atomo orbitano tutti in direzioni diverse, i loro campi magnetici si annulleranno a vicenda. Se, tuttavia, orbitano nella stessa direzione, l’atomo sarà magnetizzato. Un materiale pieno di questi atomi magnetizzati è un magnete.