Elektromagnes, urządzenie składające się z rdzenia z materiału magnetycznego otoczonego cewką, przez którą przepływa prąd elektryczny w celu namagnesowania rdzenia. Elektromagnes jest używany wszędzie tam, gdzie wymagane jest kontrolowanie magnesów, jak w urządzeniach, w których strumień magnetyczny ma być zmieniany, odwracany lub włączany i wyłączany.
Inżynieryjna konstrukcja elektromagnesów jest usystematyzowana za pomocą koncepcji obwodu magnetycznego. W obwodzie magnetycznym siła magnetomotoryczna F, lub Fm, jest zdefiniowana jako amperozwojów cewki, która generuje pole magnetyczne do produkcji strumienia magnetycznego w obwodzie. Tak więc, jeśli cewka o n zwojach na metr przewodzi prąd o natężeniu i amperów, pole wewnątrz cewki wynosi ni amperów na metr, a siła magnetomotoryczna, którą ona wytwarza, wynosi zero amperozwojów, gdzie l jest długością cewki. Mówiąc prościej, siła magnetomotoryczna wynosi Ni, gdzie N jest całkowitą liczbą zwojów w cewce. Gęstość strumienia magnetycznego B jest odpowiednikiem, w obwodzie magnetycznym, gęstości prądu w obwodzie elektrycznym. W obwodzie magnetycznym magnetycznym odpowiednikiem prądu jest całkowity strumień symbolizowany grecką literą phi, ϕ, dany przez BA, gdzie A jest polem przekroju poprzecznego 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 otrzymujemy dzieląc długość drogi magnetycznej l przez przenikalność razy pole przekroju poprzecznego A; zatem r = l/μA, grecka litera mu, μ, symbolizuje przenikalność ośrodka tworzącego obwód magnetyczny. Jednostkami reluktancji są amperozwoje na Webera. Pojęcia te mogą być stosowane do obliczania reluktancji obwodu magnetycznego, a tym samym prądu wymaganego przez cewkę w celu wymuszenia pożądanego strumienia przez ten obwód.
Kilka założeń związanych z tego typu obliczeniami sprawia jednak, że są one w najlepszym przypadku tylko przybliżonym przewodnikiem do projektowania. Wpływ przepuszczalnego medium na pole magnetyczne można zobrazować jako wtłoczenie linii sił magnetycznych w siebie. Odwrotnie, linie sił przechodzące z obszaru o wysokiej do niskiej przenikalności mają tendencję do rozprzestrzeniania się, a zjawisko to będzie miało miejsce w szczelinie powietrznej. Tak więc gęstość strumienia, która jest proporcjonalna do liczby linii sił na jednostkę powierzchni, będzie zmniejszona w szczelinie powietrznej przez linie wybrzuszające się, lub frędzle, po bokach szczeliny. Efekt ten będzie się zwiększał przy dłuższych szczelinach; można wprowadzić zgrubne poprawki uwzględniające efekt fringingu.
Założono również, że pole magnetyczne jest całkowicie ograniczone wewnątrz cewki. W rzeczywistości, zawsze istnieje pewna ilość strumienia upływu, reprezentowana przez linie sił magnetycznych wokół zewnętrznej części cewki, która nie przyczynia się do namagnesowania rdzenia. Strumień wycieku jest na ogół niewielki, jeśli przenikalność magnetyczna rdzenia jest stosunkowo wysoka.
W praktyce przenikalność materiału magnetycznego jest funkcją gęstości strumienia w nim. Dlatego obliczenia można przeprowadzić dla rzeczywistego materiału tylko wtedy, gdy dostępna jest rzeczywista krzywa magnesowania lub, co jest bardziej użyteczne, wykres μ względem B.
Wreszcie, projekt zakłada, że rdzeń magnetyczny nie jest namagnesowany do nasycenia. Gdyby tak było, gęstość strumienia nie mogłaby być zwiększona w szczelinie powietrznej w tej konstrukcji, bez względu na to, jak duży prąd byłby przepuszczony przez cewkę. Koncepcje te są szerzej omówione w kolejnych rozdziałach poświęconych konkretnym urządzeniom.
.
