Elektromagnet, anordning som består av en kärna av magnetiskt material omgiven av en spole genom vilken en elektrisk ström passeras för att magnetisera kärnan. En elektromagnet används överallt där styrbara magneter krävs, som i strider där magnetflödet ska varieras, vändas eller slås på och av.
Den tekniska konstruktionen av elektromagneter systematiseras med hjälp av begreppet magnetkrets. I magnetkretsen definieras en magnetomotivkraft F, eller Fm, som spolens amperevarv som genererar magnetfältet för att producera magnetflödet i kretsen. Således, om en spole med n varv per meter bär en ström i ampere, är fältet inuti spolen ni ampère per meter och den magnetomotivkraft som den alstrar är noll ampere-varv, där l är längden på spolen. Mer bekvämt är magnetomotivkraften Ni, där N är det totala antalet varv i spolen. Magnetflödestätheten B är ekvivalenten i magnetkretsen med strömtätheten i en elektrisk krets. I den magnetiska kretsen är den magnetiska ekvivalenten med strömmen det totala flödet som symboliseras av den grekiska bokstaven phi, given, som ges av BA, där A är den magnetiska kretsens tvärsnittsarea. I en elektrisk krets är elektromotorkraften (E) relaterad till strömmen, i, i kretsen med E = Ri, där R är kretsens motstånd. I magnetkretsen F = rϕ, där r är magnetkretsens motstånd och motsvarar motståndet i den elektriska kretsen. Motvilja erhålls genom att dela längden på magnetvägen l med permeabiliteten gånger tvärsnittsområdet A; alltså r = l / μA, den grekiska bokstaven mu, μ, som symboliserar permeabiliteten för mediet som bildar magnetkretsen. Enhetens enheter är ampere-varv per weber. Dessa koncept kan användas för att beräkna motståndskraften hos en magnetisk krets och därmed den ström som krävs genom en spole för att tvinga det önskade flödet genom denna krets.
Flera antaganden involverade i denna typ av beräkning gör det i bästa fall bara till en ungefärlig guide till design. Effekten av ett permeabelt medium på ett magnetfält kan visualiseras som att tränga in de magnetiska kraftlinjerna i sig själv. Omvänt tenderar kraftlinjerna som passerar från en region med hög till en med låg permeabilitet att spridas ut, och denna händelse kommer att ske vid ett luftgap. Följaktligen kommer flödestätheten, som är proportionell mot antalet kraftlinjer per ytenhet, att reduceras i luftspalten genom att linjerna utbuktar, eller kantar, vid sidorna av spalten. Denna effekt kommer att öka vid längre luckor; grova korrigeringar kan göras för att ta hänsyn till fransningseffekten.
Det har också antagits att magnetfältet är helt begränsat i spolen. I själva verket finns det alltid en viss mängd läckflöde, representerad av magnetiska kraftlinjer runt utsidan av spolen, vilket inte bidrar till magnetiseringen av kärnan. Läckflödet är generellt sett litet om magnetkärnans permeabilitet är relativt hög.
I praktiken är permeabiliteten för ett magnetiskt material en funktion av flödestätheten i det. Således kan beräkningen endast göras för ett verkligt material om den faktiska magnetiseringskurvan, eller, mer användbart, en graf på μ mot B, är tillgänglig.
Slutligen antar designen att magnetkärnan inte magnetiseras till mättnad. Om så var fallet kunde flödestätheten inte ökas i luftspalten i denna konstruktion, oavsett hur mycket ström som leddes genom spolen. Dessa koncept utvidgas ytterligare i följande avsnitt på specifika enheter.
