分子或原子是构成物质材料的基元,基元中电子绕着原子核的运转形成了电流,该电流产生的磁场,使每个基元都相当于一个微小的磁体,由大量基元组成一个集团结构,集团中所有基元产生的磁场都同方向整齐排列,这样的集团叫做磁畴。在居里温度以下,在大块铁磁性或亚铁磁性(见铁氧体)单晶体(或多 晶体中的晶粒)中,形成很多小区域,每个区域内的原子磁矩沿特定的方向排列,呈现均匀的自发磁化。但是在不同的区域内,磁矩的方向不同,使得晶体总的磁化强度为零。这种自发磁化的小区域也称为磁畴。
图1为用粉纹法在Si-Fe单晶的(001)面上观察到的磁畴结构,磁化方向已用箭头表示出。
在铁磁性物质内部,由于原子的磁矩不等于零,每一个原子的表现就好似微小的永久磁铁。假设聚集于一个小区域的原子,其磁矩都均匀地同向平行排列,则称这小区域为磁畴或外斯畴(Weiss domain)。使用磁力显微镜(magnetic force microscope),可以观测到磁畴。
磁畴的种类分为:a)单独磁畴。b)两个异向磁畴。c)多个磁畴,最小能量态。磁畴所生成的磁场以带箭头细曲线表示。磁化强度以带箭头粗直线表示。
三种铁磁性物质:纯铁、硅铁和钴,磁畴结构如图2。纯铁(图2a)的磁畴结构为迷宫形状,硅铁(图2b)则是针叶形状,钴(图2c)的磁畴结构与纯铁和硅铁都不相同。
磁畴的形状、尺寸、磁畴壁的厚度由交换能、退磁场能、磁晶各向异性能及磁弹性能来决定。平衡状态的磁畴结构,应具有最小的能量。