Ferromagnetismus ist eine Eigenschaft eines Materials, in dem sich Teilchen, die als magnetische Momente bezeichnet werden, parallel zueinander organisieren, wenn ein Magnetfeld vorhanden ist. Diese Partikel bleiben auch beim Abnehmen des Magneten an Ort und Stelle. Magnetismus tritt auf atomarer Ebene auf, wobei das Feld einen direkten Einfluss auf die Elektronen in einem Atom hat. Elektronen, die sich in entgegengesetzte Richtungen drehen, können sich auf derselben Umlaufbahn des Atoms befinden und sogar ihre Umlaufbahn ändern, wodurch sie eine stärkere Abstoßung haben. Dies wird als Coulomb-Abstoßung bezeichnet und ermöglicht die parallele Anordnung der Elektronen und führt zur parallelen Struktur von ferromagnetischen Materialien wie Eisen und Nickel.
Auch die Temperatur hat einen starken Einfluss auf ferromagnetische Materialien. Je nach Material wird es bei einer bestimmten Temperatur paramagnetisch, bei der die Magnetmomente in zufällige Richtungen zeigen. Die Ordnung wird durch die thermische Energie gestört. Bei welcher Temperatur dieses Phänomen auftritt, wird durch Gleichungen bestimmt, die aus dem Curie-Weiss-Gesetz des Ferromagnetismus abgeleitet sind.
Beim Ferromagnetismus ist ein Material nicht vollständig mit parallelen Elektronen gefüllt. Es gibt Bereiche, in denen die Elektronen als solche angeordnet sind, aber die gesamte magnetische Energie wird auch von der Form eines Objekts beeinflusst, aus der seine magnetostatische Energie abgeleitet wird. Ein ferromagnetisches Material wird auch durch die Atomstruktur beeinflusst, sodass die magnetokristalline Energie entlang verschiedener Achsen variieren kann. Magnetostriktive Energie ist diejenige, die kleine Längenänderungen von Materialien verursacht, wenn sie magnetisiert werden. Wo die magnetische Energie eine Verschiebung der Magnetisierungsrichtung bewirkt, wird als Domänenwand bezeichnet, was beim Ferromagnetismus kristalliner Strukturen zu sehen ist.
Die Fähigkeit von ferromagnetischen Materialien, zu früheren Anordnungen zurückzukehren, wurde als Grundlage für Computerspeicher verwendet. Random Access Memory (RAM) in den 1970er Jahren verwendete Eisen, um polare magnetische Kräfte zu erzeugen, die als Möglichkeit dienten, binäre Signale während der Speicherspeicherung zu erzeugen. Hysterese ist eine magnetische Eigenschaft, die verwendet wird, um zu nutzen, ob die Magnetisierung umgekehrt werden kann oder nicht. Es ist nicht in ferromagnetischen Materialien vorhanden, die reversibel sind und in einen entmagnetisierten Zustand zurückkehren, wenn Magnetfelder entfernt werden.
Ein Permanentmagnet bleibt magnetisiert, und wenn ein ausreichend starkes Feld in die entgegengesetzte Richtung des ersten angelegt wird, kann es die Polarität umkehren. Der Zeitpunkt, an dem dies geschieht, hängt nicht von bestimmten mathematischen Werten ab, sondern wird durch eine grafische Hysteresekurve dargestellt. Ferromagnetismus ist, wo Materialien aufgrund ihrer inneren Struktur magnetisiert bleiben und ist eines der am besten untersuchten Prinzipien des Magnetismus.