Feromagnetismus, fyzikální jev, při kterém některé elektricky nezmapované materiály silně přitahují ostatní. Dva materiály nalezené v přírodě, magnetovce (nebo magnetit, oxid železa Fe3O4) a železo, mají možnost získat tyto přitažlivé síly, a oni jsou často nazýván přírodní feromagnetika. Byly objeveny před více než 2 000 lety a na těchto materiálech byly provedeny všechny rané vědecké studie magnetismu. Dnes se feromagnetické materiály používají v široké škále zařízení nezbytných pro každodenní život-např.,, elektromotory a generátory, transformátory, telefony a reproduktory.
Feromagnetismus je druh magnetismu, který je spojen se železem, kobaltem, niklem a některými slitinami nebo sloučeninami obsahujícími jeden nebo více těchto prvků., Vyskytuje se také v gadoliniu a několika dalších prvcích vzácných zemin. Na rozdíl od jiných látek, feromagnetické materiály jsou magnetické snadno, a v silné magnetické pole, magnetizace přístupy určitý limit nazývá saturace. Když je pole aplikováno a poté odstraněno, magnetizace se nevrátí na původní hodnotu-tento jev se označuje jako Hystereze (q.v.). Při zahřátí na určitou teplotu zvanou bod Curie (q. v .,), který je pro každou látku odlišný, feromagnetické materiály ztrácejí své charakteristické vlastnosti a přestávají být magnetické; při chlazení se však opět stávají feromagnetickými.
magnetismus ve feromagnetických materiálech je způsoben zarovnávacími vzory jejich atomů, které působí jako elementární elektromagnety. Ferromagnetism je vysvětlen pojem, že některé druhy atomy mají magnetický moment—to znamená, že takový atom sám o sobě je základní elektromagnet produkován pohybu elektronů o své jádro a tím, že spin elektronů na jejich vlastní osy., Pod bodem Curie se atomy, které se chovají jako malé magnety ve feromagnetických materiálech, spontánně vyrovnávají. Orientují se stejným směrem, takže se jejich magnetická pole navzájem posilují.
jedním z požadavků feromagnetického materiálu je, že jeho atomy nebo ionty mají trvalé magnetické momenty. Magnetický moment atomu pochází z jeho elektronů, protože jaderný příspěvek je zanedbatelný. Dalším požadavkem na feromagnetismus je nějaký druh interatomické síly, která udržuje magnetické momenty mnoha atomů rovnoběžné., Bez takové síly, atomy by neuspořádanou tepelnou neklid, momenty sousedních atomů by neutralizovat navzájem, a velký magnetický moment charakteristický pro feromagnetické materiály by neměly existovat.
k Dispozici je dostatek důkazů, že některé atomy nebo ionty mají trvalý magnetický moment, který může být zobrazen jako dipól se skládá z pozitivní, nebo severní pól oddělen od negativní, nebo na jih, polák., Ve feromagnetech vede velká spojka mezi atomovými magnetickými momenty k určitému stupni vyrovnání dipólu a tím k čisté magnetizaci.
francouzský fyzik Pierre-Ernest Weiss postuloval rozsáhlý typ magnetického řádu pro feromagnety nazývané struktura domény. Podle jeho teorie, feromagnetické solid se skládá z velkého počtu malých oblastí, nebo domén, v každé z nichž všechny atomové nebo iontové magnetické momenty jsou vyrovnané., Pokud výslednice momentů těchto domén jsou náhodně orientované, objekt jako celek nebude zobrazovat magnetismu, ale externě aplikovaná magnetizing pole, v závislosti na jeho síle, otáčet jeden po druhém z domény do souladu s vnější pole a způsobit souladu domén roste na úkor nonaligned ty. V omezujícím stavu nazývaném saturace bude celý objekt obsahovat jednu doménu.
struktura domény lze pozorovat přímo., V jedné technice je koloidní roztok malých magnetických částic, obvykle magnetitu, umístěn na povrchu feromagnetu. Když jsou přítomny povrchové póly, částice mají tendenci se soustředit v určitých oblastech, aby vytvořily vzor, který je snadno pozorován optickým mikroskopem. Doménové vzory byly také pozorovány s polarizovaným světlem, polarizovanými neutrony, elektronovými paprsky a rentgenovými paprsky.
v mnoha feromagnetech jsou dipólové momenty vyrovnány rovnoběžně silnou vazbou., Toto je magnetické uspořádání nalezené pro elementární kovy železo (Fe), nikl (Ni) a kobalt (Co) a pro jejich slitiny mezi sebou a s některými dalšími prvky. Tyto materiály stále představují největší skupinu běžně používaných feromagnetů. Ostatní prvky, které mají kolineární uspořádání jsou kovů vzácných zemin gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), ale poslední dva se stal feromagnetika jen hluboko pod pokojovou teplotu. Některé slitiny, i když nejsou složeny z některého z právě zmíněných prvků, mají však paralelní uspořádání momentů., Příkladem toho je heuslerova slitina CuAlMn3, ve které atomy manganu (Mn) mají magnetické momenty, ačkoli samotný manganový kov není feromagnetický.
od roku 1950 a zejména od roku 1960 bylo zjištěno, že několik ionicky vázaných sloučenin je feromagnetických. Některé z těchto sloučenin jsou elektrické izolátory; jiné mají vodivost typickou pro polovodiče. Tyto sloučeniny patří chalcogenides (sloučeniny kyslíku, síry, selenu nebo teluru), halogenidy (sloučeniny fluoru, chloru, bromu nebo jodu), a jejich kombinace., Ionty s permanentní dipólové momenty v těchto materiálech jsou mangan, chrom (Cr), a europium (Eu), ostatní jsou diamagnetický. Při nízkých teplotách, kovů vzácných zemin holmium (Ho) a erbium (Er) mají nesouběžný okamžik uspořádání, které dává vzniknout podstatná spontánní magnetizace. Některé iontové sloučeniny se strukturou spinelových krystalů mají také feromagnetické uspořádání. Jiná struktura vede k spontánní magnetizaci v thuliu (Tm) pod 32 Kelvinů (k).,
nad bodem Curie (nazývaným také teplota Curie) zmizí spontánní magnetizace feromagnetického materiálu a stává se paramagnetickým (tj. zůstává slabě magnetickým). K tomu dochází, protože tepelná energie je dostatečná k překonání vnitřních vyrovnávacích sil materiálu. Curieův teploty pro některé důležité feromagnetika jsou: železo, 1,043 K; kobalt, 1,394 K; nikl, 631 K; a gadolinia, 293 K.