Согласно современным представлениям намагниченность ферромагнетиков, как и парамагнетиков, определяется ориентацией магнитных моментов отдельных атомов, но не орбитальных и спиновых, а только спиновых магнитных моментов. Гораздо большая величина  ферромагнетиков по сравнению с  парамагнетиков объясняется тем, что при заданном внешнем поле в ферромагнетике ориентированы по полю гораздо большая часть магнитных моментов отдельных атомов. Связано это с тем, что в парамагнетике векторы отдельных атомов  ориентируются внешним магнитным полем, а в ферромагнетике некоторыми силами, называемыми обменными. Появление обменных сил может быть объяснено только квантовой механикой. Эти силы по величине гораздо больше, чем магнитные силы, действующие на диполь в магнитном поле. Обменные силы ориентируют в одном направлении спиновые обменные силы действуют между частицами любого вещества. Но ферромагнитные вещества - это особый класс веществ, для которых энергия системы мимнимальна при направленной ориентации всех спиновых магнитных моментов электронов. Для других веществ направленная ориентация спиновых моментов не соответствует минимальной энергии системы.

При , т.е. температуре Кюри, хаотическое тепловое движение частиц так велико, что обменной силы не достаточно для ориентации магнитных моментов. По приведенной теории получается, что любой ферромагнетик при  должен быть спонтанно намагниченным в отсутствие внешнего поля. Практика же показывает, что в отсутствие внешнего поля ферромагнетики не намагничены. Чтобы объяснить этот экспериментальный факт, было предложено (Вейсом) следующее. В магнитном отношении ферромагнетик делится на элементарные области (домены или области Вейса). Каждая из этих областей спонтанно намагничена, но направления магнитных моментов отдельных областей распределены хаотически, поэтому в отсутствии внешнего поля намагниченность магнетика равна нулю. Во внешнем магнитном поле домены ориентируются так, что число областей, в которых домены ориентируются по полю, растет за счет других областей, в результате магнитная поляризация  приобретает конечное значение.

При снятии внешнего поля домены стремятся занять прежнее положение, но они частично сохраняют свою ориентировку. Чтобы уничтожить ее полностью, нужно наложить на образец поле, обратное по направлению, равное по величине коэрцетивной силе  (эта тема хорошо изложена в тетради "Оптика №3"

Антиферромагнетизм.

При определенных условиях обменное взаимодействие приводит к такой ситуации, что энергетически выгодным является анти параллельная ориентировка спинового момента соседних атомов. Для этого необходима реализация условий, аналогичных условиям возникновения ферромагнетизма, но для конфигураций с антипараллельными спинами. В результате этого спиновые магнитные моменты соседних атомов оказываются ориентированными в противоположных направлениях

Такую ситуацию можно интерпретировать как одновременное наличие двух подрешеток, которые спонтанно намагничены в противоположных направлениях с одинаковой интенсивностью. Суммарная намагниченность равна нулю. Эта ситуация называется антиферромагнетизмом, а тела, в которых она осуществляется - антиферромагнетиками.

Лекция №5