magnetisatie

Magnetisatie is de mate waarin een materiaal een netto magnetisch moment per volume bezit. Het wordt meestal weergegeven als de magnetisatievector M. In een magnetisch veld H geeft de constitutieve relatie B = μ0(H + M) de magnetische fluxdichtheid aan, waarbij μ0 de vrije ruimte-permeabiliteit is. De magnetisatie kan ontstaan door externe velden die de microscopische magnetische momenten richten, maar ook uit bindende wisselwerkingen tussen atomen, soms zelfs spontaan in bepaalde materialen.

Er zijn verschillende vormen van magnetisme. Diamagnetische materialen vertonen een zwakke, tegengestelde magnetisatie ten opzichte van het veld; paramagnetische materialen vertonen een zwakke alignering met het veld. Ferromagnetische materialen hebben een sterke, spontane magnetisatie doordat de momenten in domeinen ordenen; ferrimagnetische en antiferromagnetische materialen vertonen eveneens magnetische ordening, maar met verschillende sublattice-samenstellingen die soms leiden tot gedeeltelijke of volledige demagnetisatie.

Bij ferromagneten spelen magnetische domeinen een centrale rol. In afwezig veld zijn de domeinen misaligned, waardoor de totale magnetisatie rond nul ligt. Een extern veld zorgt ervoor dat domeinen die in dezelfde richting wijzen groeien, tot verzadiging M_s. Na het verwijderen van het veld kan er een restmagnetisatie M_r achterblijven; de demagnetisatie vereist een tegenveld H_c, wat de kenmerkende hysterese veroorzaakt. De B-H-curve geeft de samenhang tussen magnetisatie en veld weer; boven de Curie-tempereert (Tc) ferromagnetische orde verdwijnt en het materiaal wordt paramagnetisch.

Typen magnetisme omvatten diamagnetisme, paramagnetisme, ferromagnetisme, ferrimagnetisme en antiferromagnetisme. Voorbeelden: ijzer en nikkel (ferro), magnetiet en ferrieten (ferrimagnetisch), en sommige metalen met antiferromagnetische ordening.

Toepassingen variëren van permanente magneten in motoren en generatoren tot zachte magneten in transformatoren en magnetische opslagmedia. Metingen van magnetisatie worden onder meer uitgevoerd met magnetometers zoals de vibrating sample magnetometer en SQUID-systemen.