磁铁是一种非常神奇的东西，也是许多人生命中的第一个科学启蒙玩具。
只要是铁制品，无论放置多久，磁铁都能吸引它们。当我们具备了一些物理常识后，会发现磁铁不仅有趣，还十分神秘。它始终保持着磁性，能够吸引其他铁质物品，这一切都需要能量，那么磁铁的能量究竟从何而来呢？似乎我们从未给它补充过能量。
如果我们仅仅关注“磁”，可能永远无法找到答案。因为“磁”不能单独存在，它的存在总是伴随着“电”。
电和磁是不可分割的，有电就有磁，有磁也有电。一个简单的磁生电的实验就能证明：只需准备一个线圈和磁铁，让磁铁在线圈中穿过，线圈就会产生电流。电流并非凭空产生，而是由磁铁的动能转化而来。同样，电生磁的实验也很简单，连接电池、导线、铁棒和用电器，打开电源后，铁棒就会显现出磁性，这就是我们常常提到的电磁铁。
关于磁铁的原理，你应该已经有所领悟，那就是电子的自旋。任何物质都是由原子构成，而原子包括原子核和核外电子。电子存在自旋属性，磁铁的磁性就源于此。只要电子自旋不停，磁铁的磁性就不会消失。
有人可能会疑惑，电子的自旋不需要能量吗？
这是因为大多数物质的电子都是成对存在，成对电子的自旋方向必须相反，它们所产生的磁性相互抵消，因此净磁性为零。净磁性为零的物质既不能产生磁性，也不会被磁性物质吸引。但铁不同，它拥有四个不成对的电子，可以产生磁性。不过单个铁原子的四个不成对电子虽然可以产生磁性，但一个铁块由大量铁原子组成，这些铁原子的排列是杂乱的，因此它们产生的磁性也会相互抵消，这就是为什么普通的铁块没有磁性。
如果我们把铁块放在磁场中，磁场的作用会让铁原子重新排列，所有的铁原子都会指向同一个方向，它们的磁性不再相互抵消，铁块就显现出了磁性，这就是所谓的磁化。
一块已经被磁化的铁块，即使离开了磁场，其磁性也不会消失。这样一块已经磁化的铁块就可以被称作磁铁了。
