Ferromagnetisme

Ferromagnetisme treedt op in materialen die ongepaarde spins bevatten waartussen een wisselwerking bestaat die ertoe leidt dat de atomaire magnetische momenten zich evenwijdig aan elkaar richten. Dit leidt tot spontane en permanente magnetische velden rond een voorwerp dat uit een ferromagnetisch materiaal vervaardigd is.

Hoewel er in een materiaal meestal zowel wisselwerkingen zijn die de spins dezelfde kant op willen zetten als wisselwerkingen die de spins juist in tegengestelde richting zetten, overheersen dus de eerste krachten in een ferromagneet (anders ontstaat er antiferromagnetisme).

In principe kunnen alle spins in een ferromagneet dezelfde kant op komen te staan – in dat geval bereikt het voorwerp zijn magnetische verzadiging en bezit het een groot spontaan magnetisch veld. Het is echter ook mogelijk dat de ordening van de spins in kleinere domeinen, de zogenaamde gebiedjes van Weiss plaatsvindt. Als de magnetisatierichting van de domeinen willekeurig is, is het totale veld van het voorwerp nul, hoewel er wel sprake is van magnetische ordening. Door blootstelling aan een sterk uitwendig veld kunnen alle domeinen in dezelfde richting getrokken (gemagnetiseerd) worden.

Bij het verhogen van de temperatuur zorgt de temperatuurbeweging voor een geleidelijk doorbreken van de spinorde. Bij een bepaalde temperatuur, de Curietemperatuur ${\textstyle (T_{c})}$, stort de ordening ineen doordat de thermische energie groter geworden is dan de energie van de magnetische wisselwerking. Boven ${\textstyle T_{c}}$ gedraagt het materiaal zich paramagnetisch, de reciproque susceptibiliteit uitgezet tegen de absolute temperatuur vormt dan de karakteristieke rechte lijn van een paramagneet. De lijn gaat echter door ${\textstyle T=T_{c}}$ in plaats van door ${\textstyle T=}$ 0 K doordat de wisselwerking tussen de spins wel blijft bestaan, ook al verhindert de thermische energie de ordening.