Un aimant permanent possède une aimantation qui est orientée du pôle sud vers le pôle nord.

En physique, l’aimantation est une grandeur vectorielle qui caractérise à l'échelle macroscopique le comportement magnétique d'un échantillon de matière. Elle a comme origine le moment magnétique orbital et le moment magnétique de spin des électrons. Elle se mesure en ampères par mètre ou, parfois, en teslas par µ0.

Définitions

L'aimantation, habituellement désignée par le symbole M (en majuscule), est définie comme la densité volumique de moment magnétique. Autrement dit,

où dm est le moment magnétique contenu dans le volume élémentaire dV.

L'aimantation peut aussi se déduire d'une description microscopique : si on modélise le matériau comme une assemblée de dipôles magnétiques discrets ayant chacun un moment magnétique m, l'aimantation est donnée par

où n désigne la densité numérique des dipôles et ⟨m⟩ la valeur moyenne de leur moment magnétique.

Interactions avec un champ magnétique

Lignes de champ autour d'un aimant.

La matière est caractérisée d'un point de vue magnétique par le champ magnétique qu'elle produit et par la façon dont elle répond à un champ magnétique extérieur.

Effet de l'aimantation sur le champ magnétique

La matière aimantée est, avec le courant électrique, l'une des deux façons de produire un champ magnétique statique. Les champs B et H produits par l'aimantation M sont solution des équations

Un aimant permanent produit, à l'extérieur de celui-ci, des lignes de champ magnétique qui sont orientées du pôle nord vers le pôle sud.

Effet du champ magnétique sur l'aimantation

Une boussole est une aiguille aimantée libre de s'orienter dans le champ magnétique terrestre.

Un champ magnétique extérieur est susceptible d'exercer un couple sur l'aimantation. S'il est suffisamment fort, ce couple peut changer l'orientation de l'aimantation, voire conduire à un renversement d'aimantation. Il peut aussi produire une rotation mécanique de l'objet aimanté si celui-ci est libre de tourner. Cet effet est mis à profit dans les boussoles.

Le champ magnétique crée aussi une force sur les objets aimantés. Ainsi, les objets qui s'aimantent sous l'effet d'un champ sont attirés par les aimants, et les aimants s'attirent entre eux ou se repoussent suivant l'orientation de leurs pôles.

Typologie magnétique de matériaux

Les matériaux sont généralement caractérisés du point de vue magnétique par la façon dont leur aimantation dépend du champ magnétique qui leur est appliqué. On distingue ainsi :

les matériaux ferromagnétiques, qui peuvent garder une aimantation non nulle même en absence de champ appliqué ; ils sont utilisés dans les aimants permanents et dans l'enregistrement magnétique (bandes et disques durs) ;

les matériaux paramagnétiques s'aimantent uniquement en réponse à un champ appliqué et dans la même direction que ce champ ;

les matériaux diamagnétiques s'aimantent dans la direction opposée au champ appliqué ;

les matériaux ferrimagnétiques et antiferromagnétiques ressemblent macroscopiquement aux ferromagnétiques et paramagnétiques (respectivement) tout en ayant une structure magnétique microscopique différente.

L'aimantation rémanente (c.-à-d. celle qui reste en absence de champ appliqué) est, avec le champ coercitif, l'un des principaux paramètres qui caractérisent les aimants permanents.

Articles connexes

Électrodynamique des milieux continus, dont l'aimantation est l'une des grandeurs fondamentales

Magnétisme

Magnétostatique

Susceptibilité magnétique : constante de proportionnalité, pour un matériau linéaire, entre l'aimantation et le champ magnétique H

Température de Curie : température à laquelle un matériau ferromagnétique perd son aimantation spontanée

Hystérésis magnétique : comportement hystérétique de l'aimantation

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在这篇文章内，矢量与标量分别用粗体与斜体显示。例如，位置矢量通常用表示；而其大小则用来表示。

磁化强度（英语：magnetization），又称磁化矢量，是衡量物体的磁性的一个物理量，定义为单位体积的磁偶极矩，如下方程序：

；

其中， 是磁化强度， 是磁偶极子密度， 是每一个磁偶极子的磁偶极矩。

当施加外磁场于物质时，物质的内部会被磁化，会出现很多微小的磁偶极子。磁化强度描述物质被磁化的程度。采用国际单位制，磁化强度的单位是安培／公尺。

物质被磁化所产生的磁偶极矩有两种起源。一种是由在原子内部的电子，由于外磁场的作用，其轨域运动产生的磁矩会做拉莫尔进动，从而产生的额外磁矩，累积凝聚而成。另外一种是在外加静磁场后，物质内的粒子自旋发生「磁化」，趋于依照磁场方向排列。这些自旋构成的磁偶极子可视为一个个小磁铁，可以以矢量表示，作为自旋相关磁性分析的古典描述。例如，用于核磁共振现象中自旋动态的分析。

物质对于外磁场的响应，和物质本身任何已存在的磁偶极矩（例如，在铁磁性物质内部的磁偶极矩），综合起来，就是净磁化强度。

在一个磁性物质的内部，磁化强度不一定是均匀的，磁化强度时常是位置矢量的函数。

马克士威方程组

马克士威方程组描述磁感应强度 、磁场强度 、电场 、电位移 、电荷密度 和电流密度 的物理行为。这里会探索磁化强度 的角色和与这些物理量之间的关系。 磁感应强度、磁场强度和磁化强度之间的关系 磁场强度 定义为 ； 其中， 是磁常数。 对于抗磁性物质和顺磁性物质， 与 之间的关系通常是线性关系： ； 其中， 是磁化率。 由于迟滞现象，铁磁性物质的 与 之间并不存在一一对应关系。 磁化电流 在磁性物质内，「磁化电流」是总电流的一部分，又称为「束缚电流」，是由束缚电荷形成的。磁性物质内部的「束缚电流密度」 和「表面束缚电流密度」 分别为 、 ； 其中， 是垂直于磁性物质表面的单位矢量。 在马克士威方程组内的总电流 为 ； 其中， 是自由电流密度， 是电极化电流密度。 自由电流密度是由自由电荷形成的自由电流的密度。自由电荷不束缚于物质的原子的内部。 电极化电流是由含时电极化强度形成的： 。 静磁学 除去自由电流和各种含时效应，描述磁现象的马克士威方程组约化为 、 。 应用模拟方法，与静电学问题模拟： 、 ， 静磁学的问题可以用静电学的方法来解析。在这里， 项目模拟于 项目。

磁化动力学

当思考奈米尺寸和奈米时段的磁化作用时，含时磁化物理行为变得很重要。不单只是依着外磁场的磁场线排列，在物质内的单独的磁偶极矩会开始绕着外磁场进动，通过弛豫，缓慢地随着能量传输进入物质结构，达成与磁场线排列。

磁性物质

假设外磁场垂直于自旋，则垂直磁化率近似为常数 。

假设外磁场平行于自旋，则在绝对温度0K时，平行磁化率为零；在从0K到奈尔温度 之间，平行磁化率会从 平滑地单调递增至 。

参阅

磁导率

地球磁场

地磁逆转

核磁共振

电荷

电场

导体

绝缘体

摩擦起电效应

静电放电

静电感应

库仑定律

高斯定律

电通量

电势能

电偶极矩

电极化

电位移

安培定律

磁场

磁化强度

磁通量

毕奥－萨伐尔定律

磁矩

高斯磁定律

磁矢势

洛伦兹力

电磁感应

法拉第电磁感应定律

楞次定律

位移电流

马克士威方程组

电磁场

电磁波

马克士威应力张量

坡印廷矢量

黎纳-维谢势

杰斐缅柯方程序

涡电流

伦敦方程

推迟势

自由空间

电流

电势

电压

电阻

欧姆定律

串联电路

并联电路

直流电

交流电

带电流

中性流

电动势

电容

电感

阻抗

电导

波导

忆阻器

基尔霍夫电路定律

电磁张量

四维电流密度

电磁应力-能量张量

四维势

库仑

安培

高斯

奥斯特

亨利

法拉第

马克士威

黑维塞

韦伯

特斯拉

劳仑兹

赫兹

伏打