什麼是磁區
鐵磁體或亞鐵磁體中磁化方向一致的小區域。為了降低表面磁極造成的靜磁能，會分成許多磁區。
日文名稱: 磁区
「磁區」出現在2領域的6道練習題中（磁性材料, 電子、磁性與光學材料等）。
這個名詞所屬的領域: 磁性材料
為什麼會分成磁區
在鐵磁體中，交換作用使相鄰原子的磁矩趨於平行排列。然而整個晶體朝一個方向磁化時，表面會出現很大的磁極，在外部空間與內部產生磁場，具有很大的靜磁能。分成方向不同的磁區後，磁極互相抵消，這個能量大幅下降。為了使磁通在表面附近閉合，有時也會形成三角形的閉合磁區。未施加外部磁場的鐵雖然是鐵磁體，卻不會像磁鐵一樣作用，就是這個原因。
磁壁與磁區的大小
磁區的邊界稱為磁壁，其中磁矩在數十～數百個原子的寬度內逐漸改變方向。急遽改變方向會使交換能增加，緩慢改變則偏離易磁化軸的磁矩增多而使異向性能增加，因此磁壁的厚度由兩者的平衡決定，以交換勁度A與異向性常數K表示時與 √(A/K) 成正比。磁壁具有單位面積的能量，因此磁區分得過細反而不利。實際磁區的大小，由靜磁能的減少與磁壁能的增加之間的平衡決定。
磁化過程與磁區
對消磁狀態的鐵磁體施加磁場時，首先接近磁場方向的磁區藉由磁壁移動而擴大。進一步增強磁場時，磁區內的磁化從易磁化軸轉向磁場方向，趨近飽和磁化。磁壁會在晶界、析出物、內部應力處等被卡住，因此磁壁移動的難易左右矯頑力與磁導率。軟磁材料要減少雜質與應變使磁壁容易移動，永久磁鐵則要做出反向磁區不易產生或擴大的組織。
磁區的觀察
磁區可用在表面塗上磁性微粒子液體、觀察聚集在磁壁之粒子的Bitter法，利用偏光旋轉的磁光克爾效應顯微鏡，以及以磁性探針偵測表面漏磁場的磁力顯微鏡（MFM）等觀察。在電子顯微鏡中，也可用勞侖茲顯微術或電子全像術觀察試片內部的磁化分布。在方向性電磁鋼片上，會使用以雷射在表面加入細溝或應變使磁區細化，以降低渦電流所造成之損失的技術。
練習磁區的題目
鐵磁體即使沒有外部磁場也會分成許多磁區，其主要原因為下列何者？
- A為了降低使相鄰原子磁矩平行排列之交換作用的能量
- B為了降低整體均勻磁化時表面出現的磁極所產生的靜磁能（退磁場能）
- C因為即使在居里溫度以下，熱振動也會使原子磁矩的方向變得雜亂
設體積V之單磁區粒子的磁化因熱而反轉時的能障為KV（K為磁異向性常數），若量測時間約為100 s，則 KV = 25kT 是成為超順磁性之分界的參考。取 K = 1.1×10⁴ J/m³、溫度300 K、波茲曼常數 k = 1.38×10⁻²³ J/K，成為超順磁性之球形粒子直徑的上限最接近下列何者？
- A約9 nm
- B約13 nm
- C約26 nm
查看答案與解析
正確答案：C. 約26 nm
分界的體積為 V = 25kT/K = 25 × 1.38×10⁻²³ × 300/(1.1×10⁴) ≈ 9.4×10⁻²⁴ m³。由球的體積 V = πd³/6 得 d = (6V/π)^(1/3) ≈ 2.6×10⁻⁸ m，因此直徑約26 nm 以下的粒子成為超順磁性。約13 nm 是求出半徑後直接當成直徑作答的值，約9 nm 是漏掉係數25而以 KV = kT 計算的值。係數25來自將反轉的嘗試時間取為約10⁻⁹ s 時的 ln(100 s/10⁻⁹ s) ≈ 25。直徑與K的1/3次方成反比，因此異向性越大的材料，即使粒子更小也能穩定保持磁化。
常見問題
磁區與晶粒是相同的東西嗎？
不同。晶粒是原子排列方向一致的區域，磁區是磁化方向一致的區域。一個晶粒中可能有許多磁區，小粒子也可能整體成為一個磁區（單磁區）。磁區邊界的磁壁，在施加磁場時會與晶界無關地移動。
將磁鐵加熱時磁區會如何？
溫度上升時自發磁化變小，超過居里溫度後自發磁化本身消失而成為順磁性，因此磁區也消失。冷卻到居里溫度以下會再形成磁區，但若沒有外部磁場，會分成許多方向不一致的磁區，因此磁鐵的磁化不會恢復。
什麼是單磁區粒子？
在小於某個大小（臨界粒徑）的粒子中，形成磁壁所需的能量大於靜磁能的減少，因此整個粒子成為一個磁區。這就是單磁區粒子。要使其磁化反轉，必須使整體磁化轉動，因此矯頑力大。但再縮小時，會成為磁化因熱而反轉的超順磁性。
解析中的「磁區」
分成方向不同的磁區後，磁極互相抵消，這個能量便大幅下降。
鐵磁體即使沒有外部磁場也會分成許多磁區，其主要原因為下列何者？消磁狀態的鐵磁體內部分成許多磁化方向不同的磁區，整體而言磁化互相抵消。
對消磁狀態的鐵磁體施加外部磁場並逐漸增強時，磁化進行的機制，下列何者正確？巨觀上它與鐵磁體一樣呈現磁區與磁滯，但飽和磁化比鐵等鐵磁性金屬小。
下列關於磁鐵礦（Fe₃O₄）等鐵氧體所呈現之亞鐵磁性的敘述，何者正確？大粒子含有許多磁區，磁化反轉藉由即使在弱磁場也會移動的磁壁移動而發生，因此矯頑力小。
將鐵磁體的粒子從數µm逐漸縮小到nm大小時，粒子矯頑力的變化何者正確？實際的矯頑力因為從晶粒表面等處產生反向磁區，比HA小得多，需藉由晶界相等組織控制來提高。
以 Nd₂Fe₁₄B 為主相的釹磁鐵能具有大矯頑力，就物質而言的主要原因為下列何者？
出現「磁區」的題目（6題）
- 鐵磁體即使沒有外部磁場也會分成許多磁區，其主要原因為下列何者？
- 設體積V之單磁區粒子的磁化因熱而反轉時的能障為KV（K為磁異向性常數），若量測時間約為100 s，則 KV = 25kT 是成為超順磁性之分界的參考。取 K = 1.1×10⁴ J/m³、溫度300 K、波茲曼常數 k = 1.38×10⁻²³ J/K，成為超順磁性之球形粒子直徑的上限最接近下列何者？
- 對消磁狀態的鐵磁體施加外部磁場並逐漸增強時，磁化進行的機制，下列何者正確？
- 下列關於磁鐵礦（Fe₃O₄）等鐵氧體所呈現之亞鐵磁性的敘述，何者正確？
- 將鐵磁體的粒子從數µm逐漸縮小到nm大小時，粒子矯頑力的變化何者正確？
- 以 Nd₂Fe₁₄B 為主相的釹磁鐵能具有大矯頑力，就物質而言的主要原因為下列何者？