Magnetismul şi influenţa câmpului magnetic asupra substanţelor

Despre câmpul magnetic terestru şi magnetismul scoarţei terestre :

Câmpul magnetic al Pământului, denumit şi câmp geomagnetic, se extinde, din centrul planetei până în zona în care întâlneşte vântul solar, un curent de particule energetice emanat de Soare.
Este foarte asemănător câmpului unui dipol magnetic, fiind înclinat la un unghi de 11 grade faţă de axa de rotaţie terestră, ca şi cum ar exista o bară magnetică plasată la acel unghi în centrul Pământului. Însă, spre diferenţă de o bară magnetică, câmpul Pământului se schimbă încontinuu, deoarece este generat de mişcarea continuă a scoarţei terestre faţă de miezul de fier lichid, rezultând un efect de geodinam.
Polul Nord magnetic se deplasează continuu, dar foarte încet, permiţând ca busolele magnetice să rămână eficiente pentru navigaţie tot timpul.
La intervale aleatoare, de sute de mii de ani, polii magnetici se inversează, procesul lăsând amprente în roci, permiţând astfel paleomagnetiştilor să calculeze timpul în care au avut loc ultimele inversări, şi mişcările continentelor şi fundului oceanelor, ca rezultat al mişcărilor plăcilor tectonice.
Oamenii au utilizat busole magnetice pentru aflarea direcţiei, din secolul 11 d.C., şi pentru navigaţie începând cu secolul al 12-lea.
Zona aflată deasupra ionosferei, extinzându-se câteva zeci de mii de kilometri în spaţiu, este denumită magnetosferă. Această zonă protejează Pământul de radiaţiile cosmice şi vântul solar (un curent de particule încărcate cu energie), care ar distruge zona superioară a atmosferei, inclusiv stratul subţire de ozon care protejează pământul de radiaţia nocivă ultravioletă.
Intesitatea câmpului magnetic terestru este mai mare la poli şi mai slabă la ecuator. Este în general exprimată în nanotesla (nT) sau gauss , 1 gauss = 100,000 nT.
Valoare sa variază între 25,000–65,000 nT, 0.25–0.65 gauss. Prin comparaţie, un magnet puternic de frigider are un câmp de aproximativ 100 gauss.
Harta contururilor intensităţii este numită hartă isodinamică. O intensitate minimă apare deasupra Americii de Sud, în timp ce maxime apar peste nordul Canadei,Siberia, coasta Antarcticii şi sudul Australiei.
Configuraţia actuală a campului magnetic terestru, la suprafaţă, este foarte complexă, aproximativ 90 % din această configuraţie putând fi explicată prin existenţa unui câmp geocentric dipolar. Direcţia şi intensitatea câmpului geomagnetic se schimbă in timp, cu periodicităţi, proces numit variaţie seculară geomagnetică. Schimbările direcţionale ale polului geomagnetic nu sunt ciclice, ci aleatoare în jurul polului geografic, astfel încât poziţia medie (în timp mai lung decât perioada de variaţie seculară) a polului geomagnetic, este identică cu poziţia polului de rotaţie (polul geografic). Această ultimă observaţie constituie ipoteza de bază în paleomagnetism, denumită ipoteza dipolului geocentric şi axial . Aplicaţia directă a acestui model este în tectonica globală. Dacă momentul de formare al rocilor colectate pentru un studiu de paleomagnetism, acoperă ca interval de timp perioada de variaţie seculara, atunci polul mediu obţinut poate fi paralelizat cu polul geografic din momentul formării rocii, constituind în felul acesta un referenţial extern în raport de care se pot determina eventualele rotaţii sau translaţii latitudinale ale plăcii (blocului) tectonic pe care se afla arealul studiat.
La scara timpului geologic, pe langă variaţia seculară există şi modificarea polarităţii câmpului magnetic terestru. Situaţia actuală este definită prin convenţie "polaritate normală" ( normal polarity ), iar situaţia diametral opusă este denumită polaritate inversă ( reverse polarity ). Rata de schimbare a polarităţii este şi ea aleatoare (fig. 10.3), existând în decursul timpului zone de dominanţă lungă a unei singure polarităţi (de exemplu aproape 40 Ma cu polaritate normală din Aptian până în Senonian) sau zone cu rata de inversare foarte mare (de exemplu 10 inversari în 5 Ma la nivelul miocenului inferior).
Toate mineralele au proprietăţi magnetice : diamagnetism, paramagnetism sau feromagnetism. Importante pentru paleomagnetism sunt cele feromagnetice capabile să reţină o magnetizare remanentă pe termen lung. Aceste minerale sunt oxizii de fier şi Ti : seria titanomagnetit şi titonohematit, maghemit şi goethit.
Magnetizarea in situ a unei roci (J) este o sumă vectorială a două componente: magnetizarea indusă (Ji) şi magnetizarea remanentă (Jr). J = Ji + Jr Prezenţa locală a câmpului geomagnetic (H) produce magnetizarea indusă : Ji = χ H ,unde χ este susceptibilitatea magnetică rezultată din contribuţia tuturor mineralelor, dar este dominată de cele feromagnetice.
Achiziţia magnetizării induse este un proces reversibil fără memorarea câmpului magnetic. Doar magnetizarea remanent poate reţine informaţia asupra paleocampului magnetic la scara timpului geologic.
Magnetizarea remanentă dintr-o rocă poartă numele de magnetizare remanentă naturală ( natural remanent magnetization - NRM ) ce poate fi compusă dintr-una sau mai multe componente, dependente de evoluţia proceselor geologice care au afectat roca respectivă de la formarea ei pana la momentul analizarii.
Magnetizarea achiziţionată în timpul formării rocii este denumită primara, pe când cea achiziţionată ulterior (prin diferite procese) este considerată secundară.
NRM = NRM primară + NRM secundară
Exista 3 forme de bază ale magnetizării remanente primare :
1- magnetizarea termoremanentă ( thermoremanent magnetization - TRM) achiziţionată în timpul răcirii topiturilor magmatice, în prezenţa câmpului magnetic terestru, sub temperatura Currie (T C = temperatura la care se realizează ordonarea momentele magnetice ale mineralelor feromagnetice; ea este diferită de la mineral la mineral, de ex. 580C pentru magnetit şi 680C pentru hematit). TRM este forma de achiziţionare a NRM în majoritatea rocilor magmatice.
2- magnetizarea remanentă chimică ( chemical remanent magnetization - CRM ) formată prin creşterea mineralelor feromagnetice (sub temperatura Currie) în câmpul magnetic terestru până la un volum critic (specific pentru fiecare mineral). Reacţiile chimice care conduc la formarea mineralelor feromagnetice sunt : alterarea mineralelor preexistente şi precipitarea din soluţii.
3- magnetizarea remanenta detritică sau depozţională ( detrital remanent magnetization - DRM ) achiziţionată în timpul acumulării sedimentelor clastice, prin depunerea dintr-o suspensie fină a particulelor feromagnetice. Acestea se orientează mecanic (ca nişte mici magneţi) paralel cu liniile de câmp magnetic, dacă asupra lor nu acţioneaza alte forţe care să le schimbe orientarea.
Magnetizarea remanentă secundară poate fi poate fi produsă de:
-reîncălziri (magnetizare termoremanentă parţială sau totală)
-neoformaţii de minerale feromagnetice (CRM) în timpul diagenezei rocilor sedimentare, hidrotermalismului zonelor magmatice sau metamorfismului.
Magnetizarea remanentă secundară poate uneori să acopere total componenta principală, caz în care roca este considerată ca fiind remagnetizată.

All matter exhibits magnetic properties when placed in a magnetic field, and matter may be classified according to its interaction with this magnetic field. The more obvious manifestations of magnetic interactions between a magnetic field and matter may be seen in the workings of compass needles and iron's attraction to bar magnets. This type of interaction, is characteristic of ferromagnetic materials.
Materials may be classified by their response to externally applied magnetic fields as diamagnetic , paramagnetic , or ferromagnetic.These magnetic responses differ greatly in strength.

1. Diamagnetism is a property of all materials and opposes applied magnetic fields, but is very weak.
2. Paramagnetism, when present, is stronger than diamagnetism and produces magnetization in the direction of the applied field, and proportional to the applied field.
3. Ferromagnetic effects are very large, producing magnetizations sometimes orders of magnitude greater than the applied field and as such are much larger than either diamagnetic or paramagnetic effects.
The magnetization of a material is expressed in terms of density of net magnetic dipole moments m in the material. We define a vector quantity called the magnetization M by M = μtotal/V
Then the total magnetic field B in the material is given by B = B 0 + μ0 M
where μ 0 is the magnetic permeability of space and B 0 is the externally applied magnetic field. When magnetic fields inside of materials are calculated using Ampere's law or the Biot-Savart law , then the μ0 in those equations is typically replaced by just μ with the definition μ = Km μ0 where K m is called the relative permeability . If the material does not respond to the external magnetic field by producing any magnetization, then K m = 1.
Another commonly used magnetic quantity is the magnetic susceptibility which specifies how much the relative permeability differs from one. Magnetic susceptibility χm = Km - 1
For paramagnetic and diamagnetic materials the relative permeability is very close to 1 and the magnetic susceptibility very close to zero. For ferromagnetic materials, these quantities may be very large.
Another way to deal with the magnetic fields which arise from magnetization of materials is to introduce a quantity called magnetic field strength H . It can be defined by the relationship H = B 0 /μ 0 = B/μ 0 - M and has the value of unambiguously designating the driving magnetic influence from external currents in a material, independent of the material's magnetic response. The relationship for B above can be written in the equivalent form B = μ0 (H + M) H and M will have the same units, amperes/meter.
Ferromagnetic materials will undergo a small mechanical change when magnetic fields are applied, either expanding or contracting slightly. This effect is called magnetostriction .

1. Diamagnetic is a classification used to describe materials that line up at right angles to a nonuniform magnetic field and are slightly repelled by that field. Diamagnetism occurs as a result of a magnetic field's interference with the motion of electrons orbiting the atoms or molecules of an element or compound. When matter is placed in a magnetic field, the magnetic force acts upon the moving electrons in the matter, causing the electrons to be deflected in ways that speed up some electrons and slow down others. This movement of the electrons interferes with the motion of the magnetic field, so the atoms internally oppose the field. This causes the material to be slightly repelled by the magnetic field.
Diamagnetism is characteristic of elements and compounds that possess complete sets of valence electrons, meaning that all their electrons are paired.
Electrons orbit an atom while spinning on their own axis. If a spinning electron is orbiting singly, this charge movement generates a magnetic field. However, two paired electrons have opposite spins, meaning that the magnetic field generated by each electron is canceled out by the magnetic field of the other electron. So when all of an atom's electrons are paired, the opposite spins of the electrons cancel each other out and cause the element to have no magnetic field. When this element is then placed in a magnetic field, it is repelled.
All materials demonstrate a degree of diamagnetism. In some substances, however, other magnetic properties may mask its diamagnetic properties.

2. Paramagnetic is one example of one magnetic property masking the diamagnetic property. Paramagnetism generally occurs in elements or compounds possessing unpaired electrons. Many compounds containing iron, palladium, platinum, and the rare earth elements have single electrons that generate a small magnetic field. In these cases, the atom acts as a small permanent magnet. If a substance containing such atoms is placed in a magnetic field, the field of the atom aligns with the field of the applied magnetic field and causes the atom to be slightly attracted to that magnetic field. This attraction to an applied magnetic field is known as paramagnetism.
As in the case of plants, water is diamagnetic. The atmosphere, because of the
oxygen, is paramagnetic. Some of experiments at night, during the full moon, indicate a paramagnetic/diamagnetic, plant, moon, water and soil relationship in nature. We know that the moon, which is highly paramagnetic, has a very strong effect on tides, which are of diamagnetic water. The many volcanic and/ or meteorite cones indicate a paramagnetic moon body.

Paramagnetism and Diamagnetism Worked Problem :
Here is a worked example problem showing how to tell whether an element is paramagnetic or diamagnetic based on its electron configuration.
Problem : Which of the following elements would be expected to be paramagnetic? Diamagnetic? He, Be, Li, N
Solution :
All of the electrons are spin-paired in diamagnetic elements so their subshells are completed, causing them to be unaffected by magnetic fields.
Paramagnetic elements are strongly affected by magnetic fields because their subshells are not completely filled with electrons. So, to determine whether the elements are paramagnetic or diamagnetic, write out the electron configuration for
each element :
He: 1s subshell is filled
Be: 1s 2s subshell is filled
Li: 1s 2s subshell is not filled
N: 1s 2s 2p subshell is not filled
Answer:
Li and N are paramagnetic. He and Be are diamagnetic.

Toată materia are proprietăţi magnetice când este plasat într-un câmp magnetic, şi materia pot fi clasificate în funcţie de interacţiunea cu acest camp magnetic. Cele mai multe manifestări evidente de interacţiuni magnetice dintre un câmp magnetic şi problema poate fi văzut în lucrările de ace de busolă şi atragerea de fier \ "de a bara magneţi. Acest tip de interacţiune, este caracteristică materialelor feromagnetice. Materialele pot fi clasificate în funcţie de răspunsul lor la câmpuri magnetice aplicate extern ca răspunsuri diamagnetice, paramagnetice, sau ferromagnetic.These magnetice diferă foarte mult în puterea. 1. Diamagnetism este o proprietate a tuturor materialelor şi se opune aplicate câmpuri magnetice, dar este foarte slab. 2. Paramagnetism, atunci când este prezent, este mai puternic decât diamagnetism şi produce magnetizarea în direcţia câmpului aplicat, şi proporţional cu câmpul aplicat. 3. Efectele feromagnetice sunt foarte mari, care produc uneori magnetizations ordine de mărime mai mare decât câmpul aplicat şi, ca atare, sunt mult mai mari decât fie diamagnetic sau efectele paramagnetice. Magnetizarea unui material se exprimă în termeni de densitate de nete momente de dipol magnetic m, în material. Vom defini o cantitate vector numit M magnetizarea de M = μtotal / V Apoi, B totală a câmpului magnetic în materialul este dat de B = B 0 + M μ0 în cazul în care μ 0 este permeabilitatea magnetică a spaţiului şi B 0 este aplicat extern câmp magnetic. Atunci când câmpurile magnetice din interiorul materiale sunt calculate folosind amperi \ 'e dreptul sau legea Biot-Savart, apoi μ0 în aceste ecuaţii este de obicei înlocuieşte cu doar μ cu μ = definiţia km μ0, unde K m, este numit permeabilitate relativă. Dacă materialul nu răspunde la câmpul magnetic extern de a produce magnetizare, apoi K m = 1. O altă cantitate frecvent utilizat magnetic este susceptibilitatea magnetică, care specifica cat de mult permeabilitatea relativă diferă de la un. Magnetic sensibilitate χm = km - 1 Pentru paramagnetic şi materialele diamagnetice permeabilitatea relativă este foarte aproape de 1 şi susceptibilitatea magnetică foarte aproape de zero. Pentru materiale feromagnetice, aceste cantităţi pot fi foarte mare. Un alt mod de a face cu câmpurile magnetice care apar de la magnetizarea de materiale este de a introduce o cantitate numit câmp magnetic H putere. Acesta poate fi definită de relaţia H = B 0 / μ 0 = B / μ 0 - M şi are valoarea de a desemna în mod clar influenţa de conducere de la magnetic curenţii externe, într-un material, indiferent de materialul \ 'răspunsul magnetic. Relaţia de B de mai sus poate fi scrisă sub forma echivalentă B = μ0 (H + M), H şi M vor avea aceeaşi unitate, amper / metru. Materialele feromagnetice va suferi o mica schimbare mecanic atunci când câmpurile magnetice sunt aplicate, fie extinderea sau contractează uşor. Acest efect se numeşte magnetostricţiune. 1. Diamagnetic este o clasificare folosit pentru a descrie materialele care linia de până la unghiuri drepte faţă de un câmp magnetic neuniform şi sunt uşor respinse de acest domeniu. Diamagnetism apare ca urmare a unui câmp magnetic intervenţie \ 's, cu mişcare de electroni, care orbiteaza in atomi sau molecule ale unui element sau compus. Atunci când problema este plasat într-un câmp magnetic, actele magnetice vigoare la electronii se deplasează în materie, cauzand electronii care urmează să fie deviat în moduri care accelera unii electroni şi încetini altele. Aceasta miscare a electronilor interfereaza cu mişcare a câmpului magnetic, astfel încât atomii se opune intern domeniu. Acest lucru face ca materialul să fie uşor respins de către câmpul magnetic. Diamagnetism este caracteristic de elemente şi compuşi care posedă seturi complete de electroni de valenta, ceea ce înseamnă că toate electronii sunt asociat. Electronii orbita un atom de filare în timp ce pe axa lor. În cazul în care un electron se roteşte este orbiteaza individual, această mişcare taxă generează un câmp magnetic. Cu toate acestea, două perechi de electroni au spini opuse, ceea ce înseamnă că câmpul magnetic generat de fiecare electron este anulat de către câmpul magnetic al electronului altă parte. Deci, atunci când toate de electroni un atom \ 's sunt asociat, spini opuse ale electronilor anulează reciproc şi determina elementul de a avea nici un câmp magnetic. Când acest element este apoi plasat într-un câmp magnetic, acesta este respins. Toate materialele demonstrează un grad de diamagnetism. În unele substanţe, cu toate acestea, alte proprietăţi magnetice pot masca proprietăţile diamagnetice. 2. Paramagnetic este un exemplu de o proprietate magnetic de mascare proprietatea diamagnetică. Paramagnetism, în general, apare în elemente sau compuşi care posedă electroni nepereche. Mulţi compuşi care conţin fier, paladiu, platină, precum şi elemente de pământuri rare au electroni unice care generează un câmp magnetic mic. În aceste cazuri, atomul acţionează ca un magnet permanent mic. Dacă o substanţă care conţine atomi de asemenea este plasat într-un câmp magnetic, domeniul de atom se aliniază cu domeniul de câmp magnetic aplicat şi provoacă atomul să fie uşor atras de acest câmp magnetic. Această atracţie a unui câmp magnetic aplicat este cunoscut sub numele de paramagnetism. Ca şi în cazul plantelor, apa este diamagnetică. Atmosfera, din cauza oxigenului, este paramagnetic. Unele din experimentele de la noapte, în timpul lună plină, indică o relaţie paramagnetică / diamagnetic, plantă, luna, apei şi solului în natură. Ştim că luna, care este extrem de paramagnetică, are un efect foarte puternic asupra mareelor, care sunt de apă diamagnetic. Multe vulcanică şi / sau conuri de meteoriti indica un organism luna paramagnetic.

Paramagnetism şi diamagnetism. Problema:
Aici este o problemă a lucrat exemplu care arată cum să spun, dacă un element este paramagnetic sau diamagnetic în funcţie de configuraţia sa electronică.
Problema: Care dintre următoarele elemente ar fi de aşteptat să fie paramagnetic ? Diamagnetic? He, Be, Li, N
Soluţie: Toate electroni sunt de spin-asociat în elementele diamagnetice, astfel subshell lor sunt completate, făcându-le să nu fie afectate de campurile magnetice. Elementele paramagnetice sunt puternic afectate de campuri magnetice, deoarece subshell lor nu sunt complet umplute cu electroni. Deci, pentru a determina dacă elementele sunt paramagnetică sau diamagnetic, scrie configuraţia electronică pentru fiecare element:
He: substrat 1s este umplut
Be: 1s 2s substrat este completat
Li: 1s 2s substrat nu este completată
N: 1s 2s 2p substrat nu este
Răspuns umplut:
Li şi N sunt paramagnetice. He şi Be sunt diamagnetice.

Classes of Magnetic Materials
The origin of magnetism lies in the orbital and spin motions of electrons and how the electrons interact with one another. The best way to introduce the different types of magnetism is to describe how materials respond to magnetic fields.
All matter is magnetic! It's just that some materials are much more magnetic than others. The main distinction is that in some materials there is no collective interaction of atomic magnetic moments, whereas in other materials there is a very strong interaction between atomic moments.
The magnetic behavior of materials can be classified into 5 major groups:
1. Diamagnetism
2. Paramagnetism
3. Ferromagnetism
4. Ferrimagnetism
5. Antiferromagnetism
Magnetic Properties of some common minerals:
Materials in the first two groups are those that exhibit no collective magnetic interactions and are not magnetically ordered.
Materials in the last three groups exhibit long-range magnetic order below a certain critical temperature. Ferromagnetic and ferrimagnetic materials are usually what we consider as being magnetic (ie., behaving like iron). The remaining three are so weakly magnetic that they are usually thought of as "nonmagnetic".
1. Diamagnetism : is a fundamental property of all matter, although it is usually very weak. It is due to the non-cooperative behavior of orbiting electrons when exposed to an applied magnetic field. Diamagnetic substances are composed of atoms which have no net magnetic moments (ie., all the orbital shells are filled and there are no unpaired electrons). However, when exposed to a field, a negative magnetization is
produced and thus the susceptibility is negative.
When the field is zero the magnetization is zero !
The other characteristic behavior of diamagnetic materials is that the susceptibility is temperature independent. Some well known diamagnetic substances, in units of 10 -8 m 3 /kg, include:
quartz (SiO2) -0.62
Calcite (CaCO3) -0.48
water -0.90

2. Paramagnetism : This class of materials, some of the atoms or ions in the material have a net magnetic moment due to unpaired electrons in partially filled orbitals. One of the most important atoms with unpaired electrons is iron. However, the individual
magnetic moments do not interact magnetically, and like diamagnetism, the magnetization is zero when the field is removed. In the presence of a field, there is now a partial alignment of the atomic magnetic moments in the direction of the field, resulting in a net positive magnetization and positive susceptibility.
In addition, the efficiency of the field in aligning the moments is opposed by the randomizing effects of temperature. This results in a temperature dependent susceptibility, known as the Curie Law.
At normal temperatures and in moderate fields, the paramagnetic susceptibility is small (but larger than the diamagnetic contribution). Unless the temperature is very low (<<100 K) or the field is very high paramagnetic susceptibility is independent of the applied field. Under these conditions, paramagnetic susceptibility is proportional to the total iron content. Many iron bearing minerals are paramagnetic at room
temperature. Some examples, in units of 10 -8 m3 /kg, include:
Montmorillonite (clay) 13
Nontronite (Fe-rich clay) 65
Biotite (silicate) 79
Siderite(carbonate) 100
Pyrite (sulfide) 30
The paramagnetism of the matrix minerals in natural samples can be significant if the concentration of magnetite is very small. In this case, a paramagnetic correction may be needed.

3. Ferromagnetism : When you think of magnetic materials, you probably think of iron, nickel or magnetite. Unlike paramagnetic materials, the atomic moments in these materials exhibit very strong interactions. These interactions are produced by electronic exchange forces and result in a parallel or antiparallel alignment of atomic moments. Exchange forces are very large, equivalent to a field on the order of 1000 Tesla, or approximately a 100 million times the strength of the earth's field.
The exchange force is a quantum mechanical phenomenon due to the relative orientation of the spins of two electron.
Ferromagnetic materials exhibit parallel alignment of moments resulting in large net magnetization even in the absence of a magnetic field.
The elements Fe, Ni, and Co and many of their alloys are typical ferromagnetic materials.
Two distinct characteristics of ferromagnetic materials are :
(1) spontaneous magnetization
(2) the existence of magnetic ordering temperature

Spontaneous Magnetization : is the net magnetization that exists inside a uniformly magnetized microscopic volume in the absence of a field. The magnitude of this magnetization, at 0 K, is dependent on the spin magnetic moments of electrons.
A related term is the saturation magnetization which we can measure in the laboratory. The saturation magnetization is the maximum induced magnetic moment that can be obtained in a magnetic field (H sat); beyond this field no further increase in magnetization occurs.
The difference between spontaneous magnetization and the saturation magnetization has to do with magnetic domains (more about domains later). Saturation magnetization is an intrinsic property, independent of particle size but dependent
on temperature.
There is a big difference between paramagnetic and ferromagnetic susceptibility. As compared to paramagnetic materials, the magnetization in ferromagnetic materials is saturated in moderate magnetic fields and at high (room-temperature) temperatures:
Hsat Tesla T range (K) χ 10 -8 m 3 /kg
paramagnets >10 <<100 ~50
ferromagnets ~1 ~300 1000-10000
Curie Temperature : Even though electronic exchange forces in ferromagnets are very large, thermal energy eventually overcomes the exchange and produces a randomizing effect. This occurs at a particular temperature called the Curie temperature (T C ). Below the Curie temperature, the ferromagnet is ordered and above it, disordered. The saturation magnetization goes to zero at the Curie temperature. A typical plot of magnetization vs temperature for magnetite is shown below.
The Curie temperature is also an intrinsic property and is a diagnostic parameter that can be used for mineral identification. However, it is not foolproof because different
magnetic minerals, in principle, can have the same Curie temperature. Hysteresis
In addition to the Curie temperature and saturation magnetization, ferromagnets can retain a memory of an applied field once it is removed. This behavior is called hysteresis and a plot of the variation of magnetization with magnetic field is called a hysteresis loop.
Another hysteresis property is the coercivity of remanence (Hr). This is the reverse field which, when applied and then removed, reduces the saturation remanence to zero. It is always larger than the coercive force.
The initial susceptibility ( χ0 ) is the magnetization observed in low fields, on the order of the earth's field (50-100 μT).
The various hysteresis parameters are not solely intrinsic properties but are dependent on grain size, domain state, stresses, and temperature. Because hysteresis parameters are dependent on grain size, they are useful for magnetic grain sizing of natural samples.

4. Ferrimagnetism : in ionic compounds, such as oxides, more complex forms of magnetic ordering can occur as a result of the crystal structure.
One type of magnetic ordering is call ferrimagnetism. A simple representation of the magnetic spins in a ferrimagnetic oxide is shown here.
The magnetic structure is composed of two magnetic sublattices (called A and B) separated by oxygens. The exchange interactions are mediated by the oxygen anions. When this happens, the interactions are called indirect or superexchange interactions. The strongest superexchange interactions result in an antiparallel alignment of spins between the A and B sublattice.
In ferrimagnets, the magnetic moments of the A and B sublattices are not equal and result in a net magnetic moment.
Ferrimagnetism is therefore similar to ferromagnetism. It exhibits all the hallmarks of ferromagnetic behavior-spontaneous magnetization, Curie temperatures, hysteresis, and remanence. However, ferro- and ferrimagnets have very different magnetic ordering.
Magnetite is a well known ferrimagnetic material. Indeed, magnetite was considered a ferromagnet until Néel in the 1940's, provided the theoretical framework for understanding ferrimagnetism.p
Crystal Structure of Magnetite : Magnetite, Fe3O4 crystallizes with the spinel structure. The large oxygen ions are close packed in a cubic arrangement and the smaller Fe ions fill in the gaps. The gaps come in two flavors : tetrahedral site- Fe ion is surrounded by four oxygens / octahedral site - Fe ion is surrounded by six oxygens.
The tetrahedral and octahedral sites form the two magnetic sublattices, A and B respectively. The spins on the A sublattice are antiparallel to those on the B sublattice. The two crystal sites are very different and result in complex forms of exchange
interactions of the iron ions between and within the two types of sites.
The structural formula for magnetite is [Fe 3+ ]A [Fe 3+ ,Fe 2+ ]B O4
This particular arrangement of cations on the A and B sublattice is called an inverse spinel structure. With negative AB exchange interactions, the net magnetic moment of magnetite is due to the B-site Fe 2+ .

5. Antiferromagnetism : if the A and B sublattice moments are exactly equal but
opposite, the net moment is zero. This type of magnetic ordering is called antiferromagnetism.
The clue to antiferromagnetism is the behavior of susceptibility above a critical
temperature, called the Néel temperature (T N). Above T N, the susceptibility obeys the Curie-Weiss law for paramagnets but with a negative intercept indicating negative exchange interactions.
Hematite crystallizes in the corundum structure with oxygen ions in an hexagonal close packed framework. The magnetic moments of the Fe3+ ions are ferromagnetically coupled within specific c-planes, but antiferromagnetically coupled between the planes. Above -10°C, the spin moments lie in the c-plan but are slightly canted. This produces a weak spontaneous magnetization within the c-plan (σ s = 0.4 Am 2 /kg).
Below -10°C, the direction of the antiferromagnetism changes and becomes parallel to the c-axis; there is no spin canting and hematite becomes a perfect antiferromagnet. This spin-flop transition is called the Morin transition.

Magnetic Properties of Minerals
Mineral Composition Magnetic Order T c (°C) σ s (Am 2 /kg)
Oxides
Magnetite Fe3 O4 ferrimagnetic 575-585 90-92
Ulvospinel Fe2 TiO 2 AFM -153
Hematite αFe 2 O3 canted AFM 675 0.4
Ilmenite FeTiO 2 AFM -233
Maghemite γFe 2 O3 ferrimagnetic ~600 ~80
Jacobsite MnFe 2 O4 ferrimagnetic 300 77
Trevorite NiFe 2 O4 ferrimagnetic 585 51
Magnesioferrite MgFe2 O4 ferrimagnetic 440 21
Sulfides
Pyrrhotite Fe7 S 8 ferrimagnetic 320 ~20
Greigite Fe3 S 4 ferrimagnetic ~333 ~25
Troilite FeS AFM 305
Oxyhydroxides
Goethite αFeOOH AFM, weak FM ~120 <1
Lepidocrocite γFeOOH AFM(?) -196
Feroxyhyte δFeOOH ferrimagnetic ~180 <10
Metals & Alloys
Iron Fe FM 770
Nickel Ni FM 358 55
Cobalt Co FM 1131 161
Awaruite Ni 3 Fe FM 620 120
Wairauite CoFe FM 986 235
FM = ferromagnetic order
AFM = antiferromagnetic order
T c = Curie or Néel Temperature
σ s = saturation magnetization at room-temperature

Traducerea aproximativa :
Clase de Materiale magnetice :
Originea magnetismului se află în mişcările orbitale şi de spin ale electronilor şi de modul în care electronii interacţionează unul cu altul. Cel mai bun mod de a prezenta diferite tipuri de magnetism, este de a descrie modul în care materialele răspund la câmpurile magnetice. Toată materia este magnetica ! Doar că unele materiale sunt mult mai magnetice decat altele. Principala deosebire este că, în unele materiale nu există nici o interacţiune colectivă a momentelor magnetice atomice, în timp ce în alte materiale există o interacţiune foarte puternică între momentele atomice. Comportamentul magnetic al materialelor poate fi clasificate în 5 grupe majore :
1. Diamagnetism
2. Paramagnetism
3. Feromagnetismul
4. Ferrimagnetism
5. Antiferomagnetism.
Proprietăţilor magnetice ale unor minerale comune:
Materiile din primele două grupuri sunt cele care nu prezintă interacţiuni colective magnetice şi nici ordonare magnetica. Materiile din ultimele trei grupe prezintă ordonari pe distanţe lungi, sub o temperatură critică. Materialelor feromagnetice şi ferimagnetice sunt, de obicei, ceea ce considerăm ca fiind "magnetic" (se comportă ca si fierul). Celelalte trei sunt atât de slab magnetice, incat sunt, de obicei, considerate "nonmagnetice".
1. Diamagnetismul : este o proprietate fundamentală a intregii materii, deşi de obicei este foarte slaba. Este din cauza comportamentului non-cooperativ al electronilor orbitali, atunci când sunt supusi unui câmp magnetic. Substanţe diamagnetice sunt compuse din atomi, care nu au momente magnetice nete ( toate orbitele sunt pline (complete), neexistand electroni nepereche). Cu toate acestea, atunci când sunt expuse la un câmp, o magnetizare negativă este produsă şi, astfel, sensibilitatea este negativa. Atunci când câmpul este (redevine) zero, magnetizarea este (redevine) zero !
O alta caracteristica comportamentala a materialelor diamagnetice este că susceptibilitatea (sensibilitatea) este independenta de temperatura ! Unele substanţe cunoscute diamagnetice, în unităţi de 10 -8 m 3 / kg, includ: cuarţ (SiO2) -0.62 calcit ; (CaCO3) -0.48 ; Apa -0.90.

2. Paramagnetismul : Aceasta clasa de materiale, unii dintre atomi sau ioni, au un moment magnetic net datorită electronilor nepereche aflati în orbite parţial completate. Unul dintre celi mai importanti atomi cu electroni nepereche este cel de fier. Cu toate acestea, momentele magnetice individuale nu interacţionează magnetic, şi ca la diamagnetism, magnetizarea este zero, atunci când câmpul este eliminat. În prezenţa unui câmp, acum există o aliniere parţială a momentelor magnetice atomice în direcţia câmpului, rezultând într-o magnetizare netă pozitivă şi sensibilitate pozitiv. În plus, eficienţa din teren în alinierea momente se opun de efectele randomizare de temperatură. Aceasta duce la o sensibilitate dependent de temperatura, cunoscut sub numele de Legea Curie. La temperaturi normale şi în domeniile moderate, susceptibilitatea paramagnetic este mic (dar mai mare decât contribuţia diamagnetic). Excepţia cazului în care temperatura este foarte scăzută (<< 100 K), sau în domeniul paramagnetic este sensibilitatea foarte mare este independent de domeniul aplicat. În aceste condiţii, susceptibilitatea paramagnetic este proporţională cu conţinutul de fier total. Multe minerale purtătoare de fier sunt paramagnetice, la temperatura camerei. Câteva exemple, în unităţi de 10 -8 m3 / kg, includ: montmorilonit (argilă) 13 Nontronite (Fe-bogat zgura) 65 biotit (silicat) 79 Siderite (carbonat) 100 pirita (sulfura) 30 paramagnetism de minerale matrice în Probele naturale pot fi semnificative în cazul în care concentraţia de magnetit este foarte mic. În acest caz, o corecţie paramagnetic pot fi necesare.

3. Feromagnetismul: Cand te gandesti de materiale magnetice, probabil ca de fier, nichel sau magnetita. Spre deosebire de materialele paramagnetice, momentele atomice din aceste materiale prezintă interacţiuni foarte puternice. Aceste interacţiuni sunt produse de către forţele de schimb electronice şi a rezultat într-un aliniament paralel sau antiparalel de momente atomice. Forţele de schimb sunt foarte mari, echivalentă cu un câmp pe ordinea de 1000 Tesla, sau aproximativ de 100 de milioane de ori puterea câmpului \ pământului. Forta de schimb este un fenomen cuantic mecanic, datorită orientării relativă a spini a două electroni. Materialelor feromagnetice prezintă alinierea în paralel de momentele ce rezultă în magnetizarea netă de mare chiar şi în absenţa unui câmp magnetic. Elementele Fe, Ni, Co şi multe şi de aliaje ale acestora sunt materiale tipice feromagnetice. Două caracteristici distincte ale materialelor feromagnetice sunt: ​​(1) de magnetizare spontană (2) existenţa de magnetizare magnetic temperatura spontan comanda: este magnetizarea net care există în interiorul unui volum microscopică uniform magnetizate în absenţa unui câmp. Magnitudinea de această magnetizare, la K 0, depinde de momentele magnetice de spin ale electronilor. Un termen conex este magnetizarea de saturaţie pe care se poate măsura în laborator. Magnetizarea de saturaţie este momentul maxim indus magnetic, care pot fi obţinute într-un câmp magnetic (H SAT); dincolo de acest domeniu nici o creştere în continuare de magnetizare apare. Diferenţa dintre magnetizarii spontane şi magnetizarea de saturaţie are de a face cu domenii magnetice (mai multe detalii despre domenii mai târziu). Magnetizarea de saturaţie este o proprietate intrinsecă, independent de mărimea particulelor, dar depinde de temperatură. Există o mare diferenţă între paramagnetic şi sensibilitatea feromagnetic. În comparaţie cu materialele paramagnetice, magnetizarea în materiale feromagnetice este saturată în câmpuri magnetice moderate şi la mare (temperatura camerei), temperatura: Hsat Tesla gama T (K) χ 10 -8 m 3 / kg paramagnets> 10 << 100 ~ 50 ferromagnets ~ 1 ~ 300 1000-1000 0 Curie Temperatura: Chiar dacă forţele de electronice de schimb valutar din ferromagnets sunt foarte mari, energie termică depăşeşte în cele din urmă de schimb şi produce un efect de randomizare. Acest lucru are loc la o anumita temperatura numita temperatura Curie (TC). Sub temperatura Curie, feromagnet este comandat de mai sus şi-l, dezordonate. Magnetizarea de saturaţie se la zero, la temperatura Curie. Un complot tipic de temperatură faţă de magnetizare pentru magnetit este prezentat mai jos. Temperatura Curie este, de asemenea, o proprietate intrinsecă şi este un parametru de diagnostic, care poate fi utilizat pentru identificarea minerale. Cu toate acestea, nu este foarte simplu de manevrat, deoarece minerale magnetice diferite, în principiu, pot avea aceeaşi temperatură Curie. Histerezis În plus faţă de temperatura Curie şi magnetizarea de saturaţie, ferromagnets pot reţine o memorie a unui câmp aplicat o dată este eliminat. Acest comportament se numeşte fenomenul de histerezis şi un teren de variaţie de magnetizare cu câmp magnetic este o bucla de histerezis. O alta proprietate de histerezis este coercivity de remanenţă (HR). Acesta este domeniul invers, care, atunci când sunt aplicate şi apoi îndepărtate, reduce remanenţă de saturaţie la zero. Este întotdeauna mai mare decât forţa de constrângere. Sensibilitate iniţială (χ0) este magnetizarea observat în domenii mici, pe ordinea de teren \ Pământului (50-100 μT). Diferiţii parametri de histerezis nu sunt numai proprietăţile intrinseci, dar sunt dependente de dimensiunea de cereale, de stat domeniu, subliniază, şi de temperatură. Deoarece parametrii de histerezis sunt dependente de dimensiunea cereale, ele sunt utile pentru cereale magnetic dimensionarea de probe naturale.

4. Ferrimagnetismul : în compuşi ionici, cum ar fi oxizii, forme mai complexe de comanda magnetice pot apărea ca urmare a structurii de cristal. Un tip de ordonare magnetica este ferrimagnetism apel. O reprezentare simplă a spini magnetice intr-un oxid de ferimagnetic este prezentat aici. Structura magnetic este compus din două sublattices magnetice (numite A şi B), separate de oxigeni. Interacţiunile de schimb sunt mediate de către anionii de oxigen. Când se întâmplă acest lucru, interacţiunile sunt numite interacţiuni indirecte sau superschimb. Puternic superschimb rezultat interacţiuni într-o aliniere antiparalel de rotiri între subspaţiu A şi B. În ferrimagnets, momentele magnetice ale sublattices A şi B, nu sunt egale, iar rezultatul într-un moment magnetic net. Ferrimagnetism Prin urmare, este similar cu feromagnetismului. Acesta prezintă toate semnele distinctive ale comportamentului feromagnetic-magnetizare spontană, temperaturile Curie, histerezis, şi remanenţă. Cu toate acestea, fero-şi ferrimagnets au comenzi foarte diferite magnetic. Magnetit este un material bine cunoscut ferimagnetic. Într-adevăr, magnetit a fost considerat un feromagnet Néel până în anii 1940, cu condiţia cadru teoretic pentru înţelegerea ferrimagnetism. Structura cristalina de magnetit: magnetita, Fe3O4 cristalizeaza cu structura spinel. Ionii de oxigen sunt aproape ambalate într-un aranjament cub, iar ionii de fier mai mici umplu golurile. Lacunele vin in doua : tetraedrice site-Fe-ion este înconjurat de patru oxigeni / site-ul octaedric - Fe ion este înconjurat de şase oxigeni. Site-urile tetraedrice şi octaedric formează cele două sublattices magnetice, A şi B, respectiv. Spinii de pe subspaţiu A sunt antiparalel cu cele de pe B subspaţiu. Cele două site-uri de cristal sunt foarte diferite şi a rezultat în forme complexe de interacţiuni de schimb de ioni de fier între şi în cadrul celor două tipuri de site-uri. Formula structurală de magnetit este [Fe 3 +] A [Fe 3 +, Fe 2 +] B O4 Acest aranjament special de cationi pe subspaţiu A şi B se numeşte o structura spinel invers. Cu interacţiunile negative de schimb AB, momentul magnetic net de magnetit se datorează Fe B-ul 2 +.

5. Antiferomagnetism: în cazul în care momentele de A şi B subspaţiu sunt exact egale, dar opuse, momentul net este zero. Acest tip de ordonare magnetic se numeşte antiferomagnetism. Indiciu la antiferomagnetism este comportamentul de susceptibilitate mai sus, o temperatură critică, numit temperatura Néel (TN). De mai sus TN, susceptibilitatea se supune legii Curie-Weiss pentru paramagneti, dar cu un indice negativ de interceptare interacţiunile negative de schimb. Hematitul cristalizeaza în structura de corindon, cu ioni de oxigen într-un cadru aproape hexagonală ambalate. Momentele magnetice ale ionilor Fe3 peste ferromagnetically sunt cuplate în cadrul specific c-avioane, dar antiferromagnetically cuplate între planurile. Mai presus de -10 ° C, momentele de spin se află în c-planul, dar sunt uşor supraînălţată. Acest lucru produce o magnetizare spontană slab în cadrul c-plan (sigma e = 0,4 Am 2 / kg). Sub -10 ° C, direcţia se schimbă şi devine antiferomagnetism paralel cu c-axa, nu este ipocrit de spin şi hematitică devine o antiferromagnet perfectă. Această tranziţie de spin-flop este numit de tranziţie Morin. Proprietăţi magnetice ale Minerale compoziţiei minerale magnetice comenzii T C (° C) s sigma (am 2 / kg), oxizi de magnetita Fe3 O4 ferimagnetic 575-585 90-92 Ulvospinel Fe2 TiO 2 AFM -153 αFe Hematit 2 O3 supraînălţată AFM 675 0.4 ilmenite FeTiO 2 AFM -233 Maghemite γFe 2 O3 ferimagnetic ~ 600 ~~~HEAD=NNS 80 Jacobsite MnFe 2 O4 ferimagnetic 300 77 Trevorite NiFe 2 O4 ferimagnetic 585 51 Magnesioferrite MgFe2 O4 ferimagnetic 440 de 21 de sulfuri pirotinelor Fe7 S 8 ferimagnetic 320 ~ 20 Greigite Fe3 S 4 ferimagnetic ~ 333 ~ 25 Troilite FeS AFM 305 Oxyhydroxides goethit αFeOOH AFM, slab FM ~ 120 <1 Lepidocrocite γFeOOH AFM (?) -196 Feroxyhyte ferimagnetic δFeOOH ~~~HEAD=NNS 180 <10 Metale şi aliaje de fier Fe FM 770 Nichel Ni FM 358 55 cobalt Co FM 1131 161 Awaruite Ni 3 Fe FM 620 120 Wairauite CoFe FM 986 FM = 235 feromagnetic pentru AFM = antiferomagnetic pentru T C = Temperatura Curie sau Néel sigma s = magnetizarea de saturaţie la temperatura camerei

Istoric şi explicaţii privind fenomenul electromagnetismului şi magnetismului :

Electromagnetismul - este ramura fizicii care studiază sarcinile magnetice și electrice, câmpurile create de acestea (electric și magnetic), şi legile care descriu interacțiunile dintre ele.
Ramurile principale ale electromagnetismului :
1. Electrostatica - se ocupă cu studiul sarcinilor electrice aflate în repaus, și al câmpurilor generate de acestea.
2. Electrodinamica - se ocupă cu studiul sarcinilor aflate în mișcare, precum și al câmpurilor generate de acestea.
3. Magnetismul - se ocupă cu studiul câmpului magnetic.

Efectul magnetic al curentului electric constă în apariţia câmpului magnetic în jurul conductoarelor parcurse de curent electric.
Electromagnetul este un magnet la care câmpul magnetic este produs cu ajutorul curentului electric. În general este alcătuit dintr-o bobină cu miez de fier, al cărei conductor este parcurs de un curent electric.
Orientarea câmpului magnetic produs de un curent electric este tot timpul perpendiculară pe direcţia de deplasare a curentului. Sensul orientării liniilor de câmp magnetic se stabileşte uşor cu regula mâinii stângi : liniile câmpului magnetic produs de curentul electric printr-un fir, sunt orientate în direcţia degetelor de
la mâna stângă, atunci când palma este închisă iar degetul mare este orientat în direcţia curentului.
Sensul intensităţii câmpului magnetic se stabileşte cu ajutorul regulii burghiului drept (sensul de rotaţie al burghiului drept care înaintează în sensul curentului), liniile de câmp fiind circulare.
Spectrul liniilor de câmp magnetice este format din linii închise, spre deosebire de spectrul câmpului electric, ale cărui linii de câmp pleacă de la sarcinile pozitive la sarcinile negative.
Liniile câmpului magnetic încercuiesc conductorul prin care trece curentul electric, dar nu au un pol nord sau sud bine definit, iar forţa câmpului este foarte slabă.Aşezarea conductorului sub forma mai multor bucle rotunde scuccesive (solenoid) cauzează crearea unui câmp magnetic mai puternic, cu forţă şi flux mai mare, la aceeaşi valoare a curentului electric. În jurul solenoidului, câmpurile magnetice ale tuturor buclelor se vor uni, formând un câmp magnetic mai puternic, cu o polaritate
nord-sud bine definită. Forţa magnetică generat de un solenoid este numită forţă magnetomoare (mmf), valoarea ei fiind proporţională cu produsul dintre valoarea curentului prin fir şi numărul de bucle existente. Este similară forţei electromotoare (E) dintr-un circuit electric.

Mari fizicieni care au studiat fenomenele magnetice şi electromagnetismul :

Hans Chrustian Oersted - născut în orăşelul Rudkobing, în insula daneză Langeland, fost interesat de ştiinţă încă de mic, pe când lucra pentru tatăl său, care avea o farmacie. În 1793 îşi începe studiile la Universitatea Copenhaga. Era foarte interesat de elementul galvanic, descoperit de Volta. A fost profesor de fizică şi chimie la Universitatea din Copenhaga, unde a continuat să predea, cu unele întreruperi, aproape toată viaţa. Din 1815 până la moarte a fost secretar al Societăţii Ştiinţifice Daneze. În 1817 era numit profesor titular de fizică şi membru al administraţiei din Copenhaga. În 1829, Oersted, pe lângă funcţia deţinută la Universitate, a fost numit în funcţia de director al Şcolii Politehnice municipale.
În cercetarea ştiinţifică a continuat cu lucrări de chimie şi a studiat condensabilitatea gazelor şi a lichidelor.
Prima legătură între magnetism şi electricitate este făcută în 1820, descoperind că acul magnetic al busolei devia de la nordul magnetic, ori de câte ori acţiona întrerupătorul unui circuit electric alimentat de la o pilă voltaică. Întâmplarea l-a convins de faptul că în jurul unui fir prin care trece curent electric se creează un câmp
magnetic care se propagă uniform în toate direcţiile, ajungând la concluzia că există o legătură între electricitate şi magnetism.
Primul om care a semnalat efectul câmpului eletrostatic din jurul unei pile voltaice asupra unui ac magnetic a fost Gian Domenico Romagnosi în 1802, dar articolul său publicat într-un ziar italian nu a fost luat în seamă la vremea aceea.
Iniţial, Oersted nu a putut da o explicaţie satisfăcătoare fenomenului, şi nu a încercat să îl prezinte sub formă matematică. Ulterior a scris despre câmpul magnetic pe care îl produce trecerea curentului electric printr-un conductor. În 1820 publică lucrarea, în limba latină "Experimente referitoare la efectul curentului electric asupra acului magnetic", în care reunea toate rezultatele experimentelor sale, şi care au dus la descoperirea acţiunii magnetice a curentului electric şi, prin aceasta, la
descoperirea electromagnetismului .

Andre- Marie Ampere (20 ianuarie 1775 – 10 iunie 1836), a fost fizician şi matematician francez. Este considerat unul dintre principalii fondatori ai electromagnetismului. A efectuat studii privind interacţiunea reciprocă a curenţilor şi
magneţilor, şi a curenţilor asupra câmpului magnetic al selenoidului, stabilind expresia matematică a forţei electrodinamice (1820). A determinat configuraţia curenţilor asupra câmpului magnetic al selenoidului, stabilind regula de fixare a sensului liniilor de câmp. A introdus noţiunea de curent electric şi tensiune electrică.
A explicat magnetismul corpurilor printr-o ipoteză care arăta că forma curenţilor este presupusă a fi circulară.
Prin legea circuitului magnetic, a formulat prima teorie a electromagnetismului, stabilind legătura dintre câmpul magnetic şi curentul electric, şi a introdus noţiunile de electrostatică şi electromagnetism.
A inventat galvanometrul, aparatul pentru măsurat tensiunea electrică şi curentul electric. A inventat un electromagnet, şi împreună cu D.F.J. Arago a realizat în 1820 primul aparat telegrafic.
Ca cinstire adusă contribuţiei sale, unitatea de măsură a intensităţii curentului electric (I) a fost denumită Amper (A).

Michael Faraday (22 septembrie 1791-25 august 1867), fizician şi chimist englez, a efectuat cercetări privind cunoaşterea electromagnetismului şi dezvoltarea aplicaţiilor acestuia.
A cercetat producerea curentului electric cu ajutorul magnetismului, experienţe pe care le începe în anul 1821, încheindu-le cu succes în 1831. Experienţele lui
completează cercetările lui André Marie Ampère referitoare la forţele electromagnetice, reuşind rotirea unui circuit parcurs de un curent electric, într-un câmp magnetic. A descoperit astfel principiul de funcţionare a motorului electric cu magneţi permanenţi.
În 1831 descoperă inducţia electromagnetică, reuşind să realizeze conversia electromecanică a energiei. A demonstrat că electricitatea se poate obţine prin :
1. inducţie
2. frecare
3. pe cale chimică
4. pe cale termoelectrică.
A propus reprezentarea câmpului magnetic prin linii de forţă (sau linii de câmp), şi a arătat că acţiunile electrice şi magnetice se transmit din aproape în aproape, cu viteză
finită, combătând concepţia mecanicistă conform căreia aceste acţiuni se transmit la distanţă instantaneu, cu viteză infinită, independent de mediu, după modelul mecanic al forţelor de gravitaţie .
A arătat că noţiunile de câmp electric şi câmp magnetic stau la baza interpretării materialiste a fenomenelor electomagnetismului. Acestea au fost dezvoltate de
James Clerk Maxwell, fiind cunoscute ca "ecuaţiile lui Maxwell".
În 1833 a enunţat legea electrolizei, ce stă la baza electrochimiei. A introdus termenii de ion, catod, anod, anion, cation, echivalent electrochimic, diamagnetism şi
paramagnetism.
A elaborat teoria electrizării prin influenţă şi principiul ecranului electrostatic (cuşca lui Faraday), enunţând astfel legea consevării sacinii electrice (1843). În1846 a arătat că energia electrostatică este localizată în dielectrici.
Ultimile sale cercetări au vizat acţiunea câmpului electric asupra luminii polarizate, efectul de polarizare rotatorie a luminii în câmp magnetic .
Unitătea de măsură a capacităţii a fost denumită "Farad" , iar numărul care exprimă cantitatea de electricitate necesară depunerii prin electroliză a unui atomogram dintr-un element "constanta lui Faraday" .