Elektromagnet, zařízení sestávající z jádra z magnetického materiálu obklopeného cívkou, kterou prochází elektrický proud, který jádro zmagnetuje. Elektromagnet se používá všude tam, kde jsou zapotřebí ovladatelné magnety, například v zařízeních, v nichž je třeba měnit, obracet nebo zapínat a vypínat magnetický tok.
Inženýrská konstrukce elektromagnetů je systematizována pomocí koncepce magnetického obvodu. V magnetickém obvodu je magnetomotorická síla F neboli Fm definována jako počet ampérzávitů cívky, která vytváří magnetické pole pro vznik magnetického toku v obvodu. Jestliže tedy cívkou o n závitech na metr protéká proud i ampérů, je pole uvnitř cívky ni ampérů na metr a magnetomotorická síla, kterou generuje, je nula ampérzávitů, kde l je délka cívky. Vhodnější je, že magnetomotorická síla je Ni, kde N je celkový počet závitů v cívce. Hustota magnetického toku B je v magnetickém obvodu ekvivalentem hustoty proudu v elektrickém obvodu. V magnetickém obvodu je magnetickým ekvivalentem proudu celkový tok symbolizovaný řeckým písmenem fí, ϕ, daný vztahem BA, kde A je plocha průřezu magnetického obvodu. V elektrickém obvodu souvisí elektromotorická síla (E) s proudem i v obvodu vztahem E = Ri, kde R je odpor obvodu. V magnetickém obvodu je F = rϕ, kde r je reluktance magnetického obvodu a je ekvivalentní odporu v elektrickém obvodu. Reluktanci získáme vydělením délky magnetické dráhy l permeabilitou krát plocha průřezu A; tedy r = l/μA, přičemž řecké písmeno mu, μ, symbolizuje permeabilitu prostředí tvořícího magnetický obvod. Jednotky reluktance jsou ampérzávity na weber. Tyto pojmy lze použít k výpočtu reluktance magnetického obvodu, a tedy proudu potřebného cívkou, aby se tímto obvodem protlačil požadovaný tok.
Několik předpokladů spojených s tímto typem výpočtu však z něj činí v nejlepším případě pouze přibližný návod pro návrh. Účinek propustného média na magnetické pole si lze představit tak, že magnetické siločáry stlačí do sebe. Naopak siločáry procházející z oblasti s vysokou permeabilitou do oblasti s nízkou permeabilitou mají tendenci se rozprostřít a k tomuto jevu dojde ve vzduchové mezeře. Hustota magnetického toku, která je úměrná počtu siločar na jednotku plochy, se tedy ve vzduchové mezeře sníží tím, že se siločáry po stranách mezery vyboulí neboli roztřepí. Tento efekt se zvýší u delších mezer; pro zohlednění třásňového efektu lze provést hrubé korekce.
Předpokládalo se také, že magnetické pole je zcela omezeno uvnitř cívky. Ve skutečnosti vždy existuje určité množství unikajícího toku, představované magnetickými siločarami kolem vnější strany cívky, které nepřispívá k magnetizaci jádra. Unikající tok je obecně malý, pokud je permeabilita magnetického jádra relativně vysoká.
V praxi je permeabilita magnetického materiálu funkcí hustoty magnetického toku v něm. Výpočet pro skutečný materiál lze tedy provést pouze tehdy, je-li k dispozici skutečná magnetizační křivka, nebo, což je užitečnější, graf závislosti μ na B.
Nakonec návrh předpokládá, že magnetické jádro není zmagnetováno do sytosti. Pokud by tomu tak bylo, nemohla by se hustota toku ve vzduchové mezeře v tomto návrhu zvýšit bez ohledu na to, jak velký proud by cívkou procházel. Tyto pojmy jsou dále rozvedeny v následujících kapitolách věnovaných konkrétním zařízením.
