Elektromágnes, egy mágneses anyagból készült magból álló eszköz, amelyet egy tekercs vesz körül, amelyen keresztül elektromos áramot vezetnek a mag mágnesezéséhez. Az elektromágnest mindenütt használják, ahol szabályozható mágnesre van szükség, például olyan szerkezetekben, amelyekben a mágneses fluxust változtatni, megfordítani vagy be- és kikapcsolni kell.
Az elektromágnesek műszaki tervezését a mágneses kör fogalmával rendszerezik. A mágneses áramkörben az F vagy Fm mágneses erőt a tekercs amperfordulataként határozzák meg, amely a mágneses mezőt generálja a mágneses fluxus előállításához az áramkörben. Ha tehát egy méterenként n fordulatú tekercs i amper áramot vezet, akkor a tekercsben lévő mező ni amper/méter, és az általa generált magnetomotoros erő nil amperfordulat, ahol l a tekercs hossza. Kényelmesebben, a magnetomotoros erő Ni, ahol N a tekercs összes fordulatszáma. A B mágneses fluxussűrűség a mágneses körben az elektromos áramkör áramsűrűségének megfelelője. A mágneses áramkörben az áram mágneses megfelelője a görög phi betűvel szimbolizált ϕ összfluxus, amelyet BA-val adunk meg, ahol A a mágneses áramkör keresztmetszeti területe. Az elektromos áramkörben az elektromotoros erő (E) az áramkörben folyó i árammal E = Ri, ahol R az áramkör ellenállása. A mágneses áramkörben F = rϕ, ahol r a mágneses áramkör reluktanciája, és egyenértékű az elektromos áramkör ellenállásával. A reluktanciát úgy kapjuk meg, hogy a mágneses út l hosszát elosztjuk a permeabilitás és az A keresztmetszeti terület szorzatával; így r = l/μA, a görög mu betű, μ, a mágneses áramkört alkotó közeg permeabilitását jelképezi. A reluktancia mértékegységei a weberenkénti amperfordulat. Ezek a fogalmak felhasználhatók egy mágneses áramkör reluktanciájának kiszámítására, és így a tekercsen keresztül a kívánt fluxusnak ezen az áramkörön való áthaladásához szükséges áram kiszámítására.
Az ilyen típusú számításokban szereplő számos feltételezés azonban a legjobb esetben is csak hozzávetőleges útmutatóvá teszi a tervezéshez. Az áteresztő közeg hatása a mágneses mezőre úgy képzelhető el, hogy a mágneses erővonalakat magába szorítja. Ezzel szemben a nagy áteresztőképességű területről az alacsony áteresztőképességű területre áthaladó erővonalak hajlamosak szétterülni, és ez a jelenség egy légrésnél következik be. Így a fluxussűrűség, amely arányos az egységnyi területre jutó erővonalak számával, a légrésben csökkenni fog azáltal, hogy a vonalak a rés oldalain kidudorodnak, vagy kirojtosodnak. Ez a hatás hosszabb rések esetén fokozódik; a súrlódási hatás figyelembevételére durva korrekciókat lehet végezni.
Azt is feltételezték, hogy a mágneses tér teljes egészében a tekercsen belülre korlátozódik. Valójában mindig van egy bizonyos mértékű szivárgási fluxus, amelyet a tekercs külseje körüli mágneses erővonalak képviselnek, és amely nem járul hozzá a mag mágnesezéséhez. A szivárgó fluxus általában kicsi, ha a mágneses mag permeabilitása viszonylag nagy.
A gyakorlatban egy mágneses anyag permeabilitása a benne lévő fluxussűrűség függvénye. Így a számítás csak akkor végezhető el egy valós anyagra, ha rendelkezésre áll a tényleges mágnesezési görbe, vagy ami még hasznosabb, a μ grafikonja a B függvényében.
Végezetül a konstrukció feltételezi, hogy a mágneses mag nincs telítésig mágnesezve. Ha így lenne, a fluxussűrűség ebben a konstrukcióban nem növelhető a légrésben, függetlenül attól, hogy mekkora áramot vezetnénk át a tekercsen. Ezeket a fogalmakat a következő, konkrét eszközökről szóló fejezetekben bővebben kifejtjük.
