Elektromagnet, anordning bestående av en kjerne av magnetisk materiale omgitt av en spole som en elektrisk strøm føres gjennom for å magnetisere kjernen. En elektromagnet brukes der det er behov for kontrollerbare magneter, som i stridigheter der magnetfluksen skal varieres, reverseres eller slås på og av.
Den tekniske konstruksjonen av elektromagneter blir systematisert ved hjelp av konseptet med magnetkretsen. I magnetkretsen er en magnetomotorisk kraft F, eller Fm, definert som ampere-svingene til spolen som genererer magnetfeltet for å produsere magnetisk fluks i kretsen. Således, hvis en spole på n svinger per meter bærer en strøm i amperes, er feltet inne i spolen ni ampère per meter, og magnetomotorkraften som den genererer er null ampere-svinger, der l er lengden på spolen. Mer praktisk er magnetomotorkraften Ni, hvor N er det totale antall svinger i spolen. Magnetisk fluksdensitet B er ekvivalent, i magnetkretsen, til strømtettheten i en elektrisk krets. I den magnetiske kretsen er den magnetiske ekvivalent med strømmen den totale fluksen som er symbolisert med den greske bokstaven phi, given, gitt av BA, hvor A er tverrsnittsområdet til magnetkretsen. I en elektrisk krets er elektromotorkraften (E) relatert til strømmen, i, i kretsen ved E = Ri, hvor R er kretsens motstand. I magnetkretsen F = rϕ, hvor r er motstanden til magnetkretsen og tilsvarer motstand i den elektriske kretsen. Motvilje oppnås ved å dele lengden på magnetbanen l med permeabiliteten ganger tverrsnittsområdet A; således r = l / μA, den greske bokstaven mu, μ, som symboliserer permeabiliteten til mediet som danner magnetkretsen. Motviljenhetene er ampere-svinger per weber. Disse konseptene kan benyttes for å beregne motstanden til en magnetisk krets og dermed strømmen som kreves gjennom en spole for å tvinge ønsket flux gjennom denne kretsen.
Flere forutsetninger involvert i denne typen beregninger, gjør at den i beste fall bare er en tilnærmet veiledning for design. Effekten av et permeabelt medium på et magnetfelt kan visualiseres som å trenge magnetiske kraftlinjer inn i seg selv. Motsatt har kraftlinjene som går fra et område med høy til en med lav permeabilitet, en tendens til å spre seg, og denne forekomsten vil skje ved et luftspalte. Dermed vil fluksdensiteten, som er proporsjonal med antall kraftlinjer per arealenhet, reduseres i luftspalten ved at linjene som buler ut eller freser ved sidene av gapet. Denne effekten vil øke ved lengre gap; det kan gjøres grove korreksjoner for å ta hensyn til frynseeffekten.
Det er også antatt at magnetfeltet er helt innesperret i spolen. Det er faktisk alltid en viss mengde lekkasjefluks, representert av magnetiske kraftlinjer rundt utsiden av spolen, som ikke bidrar til magnetiseringen av kjernen. Lekkasjefluksen er generelt liten hvis permeabiliteten til den magnetiske kjernen er relativt høy.
I praksis er permeabiliteten til et magnetisk materiale en funksjon av fluksdensiteten i det. Dermed kan beregningen bare gjøres for et reelt materiale hvis den faktiske magnetiseringskurven, eller, mer nyttig, en graf på μ mot B, er tilgjengelig.
Til slutt antar designen at den magnetiske kjernen ikke magnetiseres til metning. Hvis det var tilfelle, kunne ikke fluksdensiteten økes i luftspalten i denne utformingen, uansett hvor mye strøm som ble ført gjennom spolen. Disse konseptene utvides ytterligere i følgende seksjoner på spesifikke enheter.
