Electromagnet, dispozitiv format dintr-un miez de material magnetic înconjurat de o bobină prin care se trece un curent electric pentru a magnetiza miezul. Un electromagnet este utilizat ori de câte ori sunt necesari magneți controlabili, cum ar fi în dispozitive în care fluxul magnetic trebuie să varieze, să fie inversat sau să fie pornit și oprit.
Proiectarea tehnică a electromagneților este sistematizată prin intermediul conceptului de circuit magnetic. În circuitul magnetic, o forță magnetomotoare F, sau Fm, este definită ca fiind amperi-întoarcere a bobinei care generează câmpul magnetic pentru a produce fluxul magnetic în circuit. Astfel, dacă o bobină cu n spire pe metru transportă un curent de i amperi, câmpul din interiorul bobinei este de ni amperi pe metru, iar forța magnetomotoare pe care o generează este de nil amperi-întoarcere, unde l este lungimea bobinei. Mai convenabil, forța magnetomotoare este Ni, unde N este numărul total de spire din bobină. Densitatea fluxului magnetic B este echivalentul, în circuitul magnetic, al densității de curent într-un circuit electric. În circuitul magnetic, echivalentul magnetic al curentului este fluxul total simbolizat prin litera greacă phi, ϕ, dat de BA, unde A este aria secțiunii transversale a circuitului magnetic. Într-un circuit electric, forța electromotoare (E) este legată de curentul, i, din circuit prin E = Ri, unde R este rezistența circuitului. În circuitul magnetic, F = rϕ, unde r este reluctanța circuitului magnetic și este echivalentă cu rezistența din circuitul electric. Reluctanța se obține prin împărțirea lungimii traseului magnetic l la permeabilitatea înmulțită cu aria secțiunii transversale A; astfel r = l/μA, litera greacă mu, μ, simbolizând permeabilitatea mediului care formează circuitul magnetic. Unitățile de măsură ale reluctanței sunt amperi-turnuri pe weber. Aceste concepte pot fi folosite pentru a calcula reluctanța unui circuit magnetic și, astfel, curentul necesar printr-o bobină pentru a forța fluxul dorit prin acest circuit.
Câteva presupuneri implicate în acest tip de calcul fac, totuși, ca acesta să fie, în cel mai bun caz, doar un ghid aproximativ pentru proiectare. Efectul unui mediu permeabil asupra unui câmp magnetic poate fi vizualizat ca fiind acela de a înghesui liniile de forță magnetică în el însuși. Dimpotrivă, liniile de forță care trec de la o regiune cu permeabilitate mare la una cu permeabilitate mică au tendința de a se împrăștia, iar acest lucru se va întâmpla în cazul unui întrefier. Astfel, densitatea fluxului, care este proporțională cu numărul de linii de forță pe unitatea de suprafață, va fi redusă în întrefierul de aer prin faptul că liniile de forță se umflă, sau se despart, pe laturile întrefierului. Acest efect va crește pentru întrefieri mai lungi; se pot face corecții aproximative pentru a lua în considerare efectul de franjurare.
S-a presupus, de asemenea, că câmpul magnetic este în întregime confinat în interiorul bobinei. De fapt, există întotdeauna o anumită cantitate de flux de scurgere, reprezentată de linii de forță magnetică în jurul exteriorului bobinei, care nu contribuie la magnetizarea miezului. Fluxul de scurgere este în general mic dacă permeabilitatea miezului magnetic este relativ mare.
În practică, permeabilitatea unui material magnetic este o funcție a densității de flux din acesta. Astfel, calculul poate fi făcut pentru un material real numai dacă este disponibilă curba reală de magnetizare sau, mai util, un grafic al lui μ în funcție de B.
În cele din urmă, proiectul presupune că miezul magnetic nu este magnetizat până la saturație. Dacă ar fi așa, densitatea de flux nu ar putea fi crescută în întrefierul din acest proiect, indiferent cât de mult curent ar fi trecut prin bobină. Aceste concepte sunt dezvoltate în continuare în următoarele secțiuni referitoare la dispozitive specifice.
.
