Elektromagnet, anordning som består av en kärna av magnetiskt material omgiven av en spole genom vilken en elektrisk ström leds för att magnetisera kärnan. En elektromagnet används överallt där kontrollerbara magneter behövs, t.ex. i apparater där det magnetiska flödet ska varieras, vändas eller slås på och av.
Den tekniska utformningen av elektromagneter systematiseras med hjälp av begreppet magnetkrets. I den magnetiska kretsen definieras en magnetomotorisk kraft F, eller Fm, som ampere-turns i den spole som genererar det magnetiska fältet för att producera det magnetiska flödet i kretsen. Om en spole med n varv per meter leder en ström på i ampere, är fältet i spolen ni ampere per meter och den magnetomotoriska kraften som den genererar är nil amperevarv, där l är spolens längd. Mer praktiskt är att den magnetomotoriska kraften är Ni, där N är det totala antalet varv i spolen. Den magnetiska flödestätheten B är i den magnetiska kretsen motsvarigheten till strömtätheten i en elektrisk krets. I den magnetiska kretsen är den magnetiska motsvarigheten till strömmen det totala flödet, symboliserat med den grekiska bokstaven phi, ϕ, som ges av BA, där A är den magnetiska kretsens tvärsnittsarea. I en elektrisk krets är den elektromotoriska kraften (E) relaterad till strömmen, i, i kretsen genom E = Ri, där R är kretsens motstånd. I den magnetiska kretsen är F = rϕ, där r är den magnetiska kretsens reluktans och motsvarar motståndet i den elektriska kretsen. Reluktansen erhålls genom att dividera den magnetiska banans längd l med permeabiliteten gånger tvärsnittsytan A; alltså r = l/μA, där den grekiska bokstaven mu, μ, symboliserar permeabiliteten hos det medium som bildar den magnetiska kretsen. Enheterna för reluktans är ampere-turns per weber. Dessa begrepp kan användas för att beräkna reluktansen hos en magnetkrets och därmed den ström som krävs genom en spole för att tvinga fram det önskade flödet genom denna krets.
Flera antaganden som är inblandade i denna typ av beräkning gör dock att den i bästa fall bara är en ungefärlig vägledning för konstruktionen. Effekten av ett permeabelt medium på ett magnetfält kan visualiseras som att det tränger in de magnetiska kraftlinjerna i sig självt. Omvänt tenderar kraftlinjerna som passerar från ett område med hög till ett område med låg permeabilitet att spridas ut, och detta sker vid en luftspalt. Flödestätheten, som är proportionell mot antalet kraftlinjer per ytenhet, kommer således att minskas i luftspalten genom att linjerna böljar ut, eller fransar, vid spaltets sidor. Denna effekt kommer att öka för längre mellanrum; grova korrigeringar kan göras för att ta hänsyn till fringinging-effekten.
Det har också antagits att magnetfältet är helt och hållet inneslutet i spolen. I själva verket finns det alltid en viss mängd läckageflöde, representerat av magnetiska kraftlinjer runt spolens utsida, som inte bidrar till magnetiseringen av kärnan. Läckageflödet är i allmänhet litet om permeabiliteten hos den magnetiska kärnan är relativt hög.
I praktiken är permeabiliteten hos ett magnetiskt material en funktion av flödestätheten i det. Beräkningen kan således endast göras för ett verkligt material om den faktiska magnetiseringskurvan, eller, vilket är mer användbart, en graf av μ mot B, finns tillgänglig.
För att konstruktionen slutligen ska fungera förutsätter konstruktionen att den magnetiska kärnan inte är magnetiserad till mättnad. Om den var det skulle flödestätheten inte kunna ökas i luftspalten i den här konstruktionen, oavsett hur mycket ström som skulle passera genom spolen. Dessa begrepp utvecklas ytterligare i följande avsnitt om specifika anordningar.
