Il ferromagnetismo è una proprietà di un materiale in cui le particelle chiamate momenti magnetici si organizzano parallelamente l’una all’altra quando c’è un campo magnetico. Queste particelle rimangono in posizione anche quando il magnete viene rimosso. Il magnetismo si verifica a livello atomico, con il campo che ha un effetto diretto sugli elettroni in un atomo. Gli elettroni che ruotano in direzioni opposte possono trovarsi nella stessa orbita dell’atomo e persino cambiare orbite, causando una repulsione più forte. Chiamato repulsione di Coulomb, questo consente agli elettroni di essere disposti in parallelo e si traduce nella struttura parallela di materiali ferromagnetici come ferro e nichel.
Anche la temperatura ha una forte influenza sui materiali ferromagnetici. A seconda del materiale, diventerà paramagnetico a una certa temperatura, alla quale i momenti magnetici puntano in direzioni casuali. L’ordine è disturbato dall’energia termica. A quale temperatura si verifica questo fenomeno è determinato dalle equazioni derivate dalla legge di Curie-Weiss del ferromagnetismo.
Nel ferromagnetismo, un materiale non è completamente riempito di elettroni paralleli. Esistono domini in cui gli elettroni sono disposti come tali, ma l’energia magnetica totale è influenzata anche dalla forma di un oggetto, da cui deriva la sua energia magnetostatica. Un materiale ferromagnetico è anche influenzato dalla struttura atomica, quindi l’energia magnetocristallina può variare lungo diversi assi. L’energia magnetostrittiva è quella che provoca piccoli cambiamenti nella lunghezza dei materiali quando vengono magnetizzati. Laddove l’energia magnetica provoca lo spostamento della direzione della magnetizzazione, viene chiamato muro di dominio, che si osserva nel ferromagnetismo delle strutture cristalline.
La capacità dei materiali ferromagnetici di tornare alle disposizioni precedenti è stata utilizzata come base per la memoria del computer. La memoria ad accesso casuale (RAM) negli anni ‘1970 usava il ferro per creare forze magnetiche polari che servivano come modo per creare segnali binari durante l’archiviazione della memoria. L’isteresi è una proprietà magnetica utilizzata per sfruttare se la magnetizzazione può essere invertita o meno. Non è presente nei materiali ferromagnetici che sono reversibili e ritornano allo stato smagnetizzato quando vengono rimossi i campi magnetici.
Un magnete permanente rimane magnetizzato e quando viene applicato un campo abbastanza forte nella direzione opposta al primo può invertire la polarità. Il punto in cui ciò avviene non dipende da valori matematici specifici, ma è rappresentato da una curva grafica per l’isteresi. Il ferromagnetismo è dove i materiali rimangono magnetizzati a causa della loro struttura interna ed è uno dei principi più studiati del magnetismo.