Le ferromagnétisme est une propriété d’un matériau dans lequel des particules appelées moments magnétiques s’organisent parallèlement les unes aux autres lorsqu’il existe un champ magnétique. Ces particules restent en place même lorsque l’aimant est retiré. Le magnétisme se produit au niveau atomique, le champ ayant un effet direct sur les électrons d’un atome. Les électrons qui tournent dans des directions opposées peuvent se trouver sur la même orbite de l’atome et même changer d’orbite, ce qui leur donne une répulsion plus forte. Appelée répulsion de Coulomb, cela permet aux électrons d’être disposés en parallèle et donne lieu à la structure parallèle de matériaux ferromagnétiques tels que le fer et le nickel.
La température a également une forte influence sur les matériaux ferromagnétiques. Selon le matériau, il deviendra paramagnétique à une certaine température, à laquelle les moments magnétiques pointent dans des directions aléatoires. L’ordre est perturbé par l’énergie thermique. À quelle température ce phénomène se produit est déterminé par des équations dérivées de la loi de Curie-Weiss du ferromagnétisme.
Dans le ferromagnétisme, un matériau n’est pas complètement rempli d’électrons parallèles. Il existe des domaines où les électrons sont disposés comme tels, mais l’énergie magnétique totale est également influencée par la forme d’un objet, dont est dérivée son énergie magnétostatique. Un matériau ferromagnétique est également affecté par la structure atomique, de sorte que l’énergie magnétocristalline peut varier selon différents axes. L’énergie magnétostrictive est celle qui provoque de petits changements dans la longueur des matériaux lorsqu’ils sont magnétisés. L’endroit où l’énergie magnétique provoque le déplacement de la direction de l’aimantation s’appelle une paroi de domaine, que l’on voit dans le ferromagnétisme des structures cristallines.
La capacité des matériaux ferromagnétiques à revenir aux dispositions précédentes a été utilisée comme base pour la mémoire informatique. La mémoire vive (RAM) dans les années 1970 utilisait du fer pour créer des forces magnétiques polaires qui servaient à créer des signaux binaires pendant le stockage en mémoire. L’hystérésis est une propriété magnétique utilisée pour tirer parti du fait que l’aimantation peut être inversée ou non. Il n’est pas présent dans les matériaux ferromagnétiques qui sont réversibles et reviennent à un état démagnétisé lorsque les champs magnétiques sont supprimés.
Un aimant permanent reste magnétisé et lorsqu’un champ suffisamment fort dans la direction opposée du premier est appliqué, il peut inverser la polarité. Le point auquel cela se produit ne dépend pas de valeurs mathématiques spécifiques, mais est représenté par une courbe graphique pour l’hystérésis. Le ferromagnétisme est l’endroit où les matériaux restent magnétisés en raison de leur structure interne et est l’un des principes les plus étudiés du magnétisme.