Ферромагне́тик, вещество, обладающее спонтанной намагниченностью при температурах ниже некоторой критической для данного материала (точка Кюри). При температурах выше точки Кюри ферромагнетики переходят в парамагнитное состояние в результате фазового перехода 2-го рода (см. Ферромагнетизм). Ферромагнетики, помещённые во внешнее магнитное поле, втягиваются в него.

Рис. 1а. Зависимость намагниченности от напряжённости магнитного поля для ферромагнетиков.Рис. 1а. Зависимость намагниченности от напряжённости магнитного поля для ферромагнетиков.Ферромагнетиками могут быть как химические элементы (переходные элементы: $\text{Fe}$, $\text{Co}$, $\text{Ni}$; редкоземельные элементы: $\text{Gd}$, $\text{Tb}$, $\text{Dy}$, $\text{Ho}$, $\text{Er}$), так и бинарные соединения и сплавы, а также небольшая группа соединений актиноидов.

Для ферромагнетиков зависимости намагниченности $\boldsymbol{J}=k\boldsymbol{H}$ и магнитной индукции $\boldsymbol{B}=μ_{0}(\boldsymbol{H}+\boldsymbol{J})$ от напряжённости магнитного поля $\boldsymbol{H}$ представляют собой нелинейные функции (рис. 1. а, б). Рис. 1б. Зависимость магнитной индукции от напряжённости магнитного поля для ферромагнетиков.Рис. 1б. Зависимость магнитной индукции от напряжённости магнитного поля для ферромагнетиков.Здесь $\boldsymbol{J}_{s}$ – предельное значение намагниченности, за которой следует насыщение, ${k}$ – магнитная восприимчивость; на рис. 1б при $\text{H}>\text{H}_{s}$ зависимость вектора магнитной индукции $\boldsymbol{B}=μ_{0}\boldsymbol{J}_{s} + μ_{0}\boldsymbol{H}$ линейна.

Рис. 2. Зависимость магнитной проницаемости от напряжённости магнитного поля для ферромагнетиков (кривые Столетова, основная кривая намагничивания).Рис. 2. Зависимость магнитной проницаемости от напряжённости магнитного поля для ферромагнетиков (кривые Столетова, основная кривая намагничивания).Зависимость магнитной проницаемости $\mu$ от напряжённости магнитного поля $\boldsymbol{H}$ имеет сложный характер (рис. 2); результаты исследования магнитной проницаемости впервые были получены А. Г. Столетовым (1872) для пермаллоя и технически чистого железа АРМКО (впоследствии полученные им зависимости получили название кривых Столетова или основных кривых намагничивания).

Характерной особенностью ферромагнетиков является наличие магнитного гистерезиса, при котором значения магнитной индукции $\boldsymbol{B}$ и намагниченности неоднозначны, а зависят от предшествующей истории намагничивания (рис. 3). Рис. 3. Петля гистерезиса для ферромагнетиков.Рис. 3. Петля гистерезиса для ферромагнетиков.Здесь $\boldsymbol{J}_{s}$ – намагниченность насыщения, $\boldsymbol{J}_{r}$ – остаточная намагниченность, ${H}_{c}$ – коэрцитивная сила. Явление гистерезиса обусловлено доменной структурой ферромагнетиков.

При перемагничивании ферромагнетики нагреваются; работа по перемагничиванию численно равна площади петли гистерезиса. Ферромагнетики, обладающие широкой петлёй гистерезиса (большой коэрцитивной силой), называются магнитотвёрдыми материалами и используются для создания постоянных магнитов, узкой (низкая коэрцитивная сила) – магнитомягкими материалами, применяющимися для производства, например, трансформаторов и магнитопроводов.

Ферромагнитная жидкость во внешнем магнитном поле.Ферромагнитная жидкость во внешнем магнитном поле.Ферромагнитные жидкости используются в высокочастотных динамиках для отвода тепла от звуковой катушки, а также в медицине – для удаления и диагностики раковых опухолей и в технике – в уплотнителях смазки и наноэлектромеханических системах.

Эволюция размеров доменов в ферромагнетике при изменениях температуры от комнатной до 50 К. Диаметр изображения – 50 микрон.Эволюция размеров доменов в ферромагнетике при изменениях температуры от комнатной до 50 К. Диаметр изображения – 50 микрон.

Yona Soh / SNSF Scientific Image Competition, flickr.com. CC BY-NC-ND 2.0 Yona Soh / SNSF Scientific Image Competition, flickr.com. CC BY-NC-ND 2.0