Elektromagneet, apparaat bestaande uit een kern van magnetisch materiaal, omgeven door een spoel, waardoor een elektrische stroom wordt geleid om de kern te magnetiseren. Een elektromagneet wordt overal gebruikt waar regelbare magneten nodig zijn, zoals in apparaten waarin de magnetische flux moet worden gevarieerd, omgekeerd of in- en uitgeschakeld.
Het technische ontwerp van elektromagneten wordt gesystematiseerd aan de hand van het concept van de magnetische stroomkring. In de magnetische kring wordt een magnetomotorische kracht F, of Fm, gedefinieerd als de ampère-omwentelingen van de spoel die het magnetisch veld opwekt om de magnetische flux in de kring te produceren. Indien dus een spoel van n windingen per meter een stroom i ampère voert, is het veld binnen de spoel ni ampère per meter en de magnetomotorische kracht die daardoor wordt opgewekt nihil ampère-turns, waarbij l de lengte van de spoel is. Gemakshalve is de magnetomotorische kracht Ni, waarbij N het totale aantal windingen in de spoel is. De magnetische fluxdichtheid B is het equivalent, in de magnetische kring, van de stroomdichtheid in een elektrische kring. In de magnetische kring is het magnetische equivalent voor de stroom de totale flux, gesymboliseerd door de Griekse letter phi, ϕ, gegeven door BA, waarbij A de doorsnede van de magnetische kring is. In een elektrische stroomkring is de elektromotorische kracht (E) gerelateerd aan de stroom i in de stroomkring door E = Ri, waarbij R de weerstand van de stroomkring is. In de magnetische kring is F = rϕ, waarbij r de reluctantie van de magnetische kring is en gelijkwaardig is aan de weerstand in de elektrische kring. De reluctantie wordt verkregen door de lengte van de magnetische baan l te delen door de permeabiliteit maal de doorsnede A; dus r = l/μA, waarbij de Griekse letter mu, μ, de permeabiliteit symboliseert van het medium dat de magnetische kring vormt. De eenheden van reluctantie zijn ampère-omwentelingen per weber. Met deze begrippen kan men de reluctantie van een magnetisch circuit berekenen en dus de stroom die door een spoel nodig is om de gewenste flux door dit circuit te forceren.
Er zijn echter verschillende veronderstellingen bij dit soort berekeningen, waardoor het op zijn best slechts een benaderende leidraad voor het ontwerp is. Het effect van een permeabel medium op een magnetisch veld kan worden gevisualiseerd als het verdringen van de magnetische krachtlijnen in zichzelf. Omgekeerd, neigen de krachtlijnen die van een gebied van hoge aan één van lage doordringbaarheid overgaan om zich uit te spreiden, en dit voorkomen zal bij een luchthiaat plaatsvinden. Aldus zal de fluxdichtheid, die evenredig aan het aantal lijnen van kracht per eenheidsgebied is, in het luchthiaat door de lijnen worden verminderd die, of het fringing, aan de kanten van het hiaat uitpuilen. Dit effect zal voor langere spleten toenemen; ruwe correcties kunnen worden gemaakt voor het in aanmerking nemen van het fringing effect.
Er is ook aangenomen dat het magnetische veld volledig binnen de spoel wordt opgesloten. In feite is er altijd een zekere hoeveelheid lekflux, vertegenwoordigd door magnetische krachtlijnen rond de buitenkant van de spoel, die niet bijdraagt tot de magnetisering van de kern. De lekflux is over het algemeen klein als de permeabiliteit van de magnetische kern relatief hoog is.
In de praktijk is de permeabiliteit van een magnetisch materiaal een functie van de fluxdichtheid in het materiaal. De berekening kan dus alleen voor een echt materiaal worden uitgevoerd als de werkelijke magnetisatiecurve, of, wat nuttiger is, een grafiek van μ tegen B, beschikbaar is.
Ten slotte wordt er in het ontwerp van uitgegaan dat de magnetische kern niet tot verzadiging is gemagnetiseerd. Als dit het geval was, kon de fluxdichtheid in het luchtgat in dit ontwerp niet worden verhoogd, ongeacht hoeveel stroom door de rol werd overgegaan. Deze concepten worden verder uitgebreid in volgende secties over specifieke devices.
