Elektromagnes, urządzenie składające się z rdzenia z materiału magnetycznego otoczonego cewką, przez który przepływa prąd elektryczny w celu namagnesowania rdzenia. Elektromagnes stosuje się wszędzie tam, gdzie wymagane są magnesy sterowane, jak w przypadku elementów, w których strumień magnetyczny ma być zmieniany, odwracany lub włączany i wyłączany.
Projektowanie inżynierskie elektromagnesów jest usystematyzowane za pomocą koncepcji obwodu magnetycznego. W obwodzie magnetycznym siłę magnetomotoryczną F lub Fm określa się jako zwoje amperowe cewki, która wytwarza pole magnetyczne w celu wytworzenia strumienia magnetycznego w obwodzie. Tak więc, jeśli cewka n zwojów na metr przenosi prąd i amperów, pole wewnątrz cewki wynosi ni amperów na metr, a wytwarzana przez nią siła elektromotoryczna wynosi zero amperozwojów, gdzie l jest długością cewki. Bardziej wygodnie, siłą magnetomotoryczną jest Ni, gdzie N jest całkowitą liczbą zwojów w cewce. Gęstość strumienia magnetycznego B jest równoważna w obwodzie magnetycznym gęstości prądu w obwodzie elektrycznym. W obwodzie magnetycznym magnetyczny odpowiednik prądu to całkowity strumień symbolizowany grecką literą phi, given, podaną przez BA, gdzie A jest polem przekroju obwodu magnetycznego. W obwodzie elektrycznym siła elektromotoryczna (E) jest związana z prądem, i, w obwodzie przez E = Ri, gdzie R jest rezystancją obwodu. W obwodzie magnetycznym F = rϕ, gdzie r jest reluktancją obwodu magnetycznego i jest równoważne rezystancji w obwodzie elektrycznym. Reluktancję uzyskuje się poprzez podzielenie długości ścieżki magnetycznej l przez przepuszczalność razy pole przekroju A; zatem r = l / μA, grecka litera mu, μ, symbolizująca przepuszczalność ośrodka tworzącego obwód magnetyczny. Jednostkami niechęci są amperokręty na webera. Koncepcje te można zastosować do obliczenia reluktancji obwodu magnetycznego, a zatem prądu wymaganego przez cewkę do wymuszenia pożądanego strumienia przez ten obwód.
Kilka założeń związanych z tego rodzaju obliczeniami czyni jednak w najlepszym razie jedynie przybliżonym przewodnikiem projektowania. Wpływ przepuszczalnego ośrodka na pole magnetyczne można zobrazować jako zatłoczenie magnetycznych linii siły w sobie. I odwrotnie, linie siły przechodzące z obszaru wysokiego do jednego o niskiej przepuszczalności mają tendencję do rozszerzania się, a to zjawisko będzie miało miejsce w szczelinie powietrznej. W ten sposób gęstość strumienia, która jest proporcjonalna do liczby linii siły na jednostkę powierzchni, zostanie zmniejszona w szczelinie powietrznej przez linie wybrzuszające się lub obrzeżone po bokach szczeliny. Efekt ten wzrośnie w przypadku dłuższych przerw; można wprowadzić zgrubne poprawki w celu uwzględnienia efektu frędzli.
Przyjęto również, że pole magnetyczne jest całkowicie zamknięte w cewce. W rzeczywistości zawsze występuje pewna ilość strumienia upływu, reprezentowanego przez magnetyczne linie siły wokół zewnętrznej cewki, co nie przyczynia się do magnetyzacji rdzenia. Strumień upływu jest na ogół niewielki, jeśli przepuszczalność rdzenia magnetycznego jest stosunkowo wysoka.
W praktyce przepuszczalność materiału magnetycznego jest funkcją gęstości strumienia w nim. Tak więc obliczenia można wykonać tylko dla rzeczywistego materiału, jeżeli dostępna jest rzeczywista krzywa magnetyzacji lub, bardziej użytecznie, wykres μ względem B.
Wreszcie projekt zakłada, że rdzeń magnetyczny nie jest namagnesowany do nasycenia. Gdyby tak było, gęstość strumienia nie mogłaby zostać zwiększona w szczelinie powietrznej w tym projekcie, bez względu na to, ile prądu przepłynęło przez cewkę. Pojęcia te zostały rozwinięte w kolejnych sekcjach dotyczących określonych urządzeń.
