Elektromagnet, zařízení sestávající z jádra z magnetického materiálu obklopeného cívkou, kterým prochází elektrický proud k magnetizaci jádra. Elektromagnet se používá všude tam, kde jsou vyžadovány regulovatelné magnety, jako u zařízení, ve kterých se má magnetický tok měnit, reverzovat nebo zapínat a vypínat.
Konstrukční řešení elektromagnetů je systematizováno pomocí konceptu magnetického obvodu. V magnetickém obvodu je magnetomotorická síla F, nebo Fm, definována jako ampér-závity cívky, která generuje magnetické pole pro vytvoření magnetického toku v obvodu. Pokud tedy cívka n otáček na metr nese proud i ampér, pole uvnitř cívky je ni ampér na metr a magnetomotorická síla, kterou vytváří, je nulová ampérová zákruta, kde l je délka cívky. Výhodněji je magnetomotorická síla Ni, kde N je celkový počet závitů v cívce. Hustota magnetického toku B je v magnetickém obvodu ekvivalentní hustotě proudu v elektrickém obvodu. V magnetickém obvodu je magnetický ekvivalent k proudu celkový tok symbolizovaný řeckým písmenem phi, ϕ, dané BA, kde A je plocha průřezu magnetického obvodu. V elektrickém obvodu souvisí elektromotorická síla (E) s proudem, i, v obvodu pomocí E = Ri, kde R je odpor obvodu. V magnetickém obvodu F = rϕ, kde r je neochota magnetického obvodu a je ekvivalentní odporu v elektrickém obvodu. Reluctance se získá dělením délky magnetické dráhy 1 časem propustnosti plochy A průřezu; tedy r = l / μA, řecké písmeno mu, μ, symbolizující propustnost média tvořícího magnetický obvod. Jednotkami neochoty jsou ampér-zákruty na weber. Tyto koncepty mohou být použity pro výpočet neochoty magnetického obvodu a tím i proudu potřebného přes cívku k vynucení požadovaného toku tímto obvodem.
Několik předpokladů zahrnutých do tohoto typu výpočtu však činí přinejlepším pouze přibližný průvodce návrhem. Účinek propustného média na magnetické pole může být vizualizován jako dav magnetických linií síly do sebe. Naopak linie síly procházející z oblasti vysoké do oblasti s nízkou propustností mají tendenci se šířit a k tomuto výskytu dojde ve vzduchové mezeře. Hustota toku, která je úměrná počtu linií síly na jednotku plochy, bude tedy snížena ve vzduchové mezeře tím, že se na stranách mezery vypouknou nebo odříznou. Tento efekt se zvětší pro delší mezery; lze provést hrubé opravy, aby se zohlednil efekt třásně.
Rovněž se předpokládalo, že magnetické pole je zcela uzavřeno uvnitř cívky. Ve skutečnosti vždy existuje určité množství svodového toku představovaného magnetickými liniemi síly kolem vnějšku cívky, což nepřispívá k magnetizaci jádra. Průtokový tok je obecně malý, pokud je propustnost magnetického jádra relativně vysoká.
V praxi je propustnost magnetického materiálu funkcí hustoty toku v něm. Výpočet tak může být proveden pouze pro skutečný materiál, pokud je k dispozici skutečná magnetizační křivka nebo výhodněji graf μ proti B.
Konečně návrh předpokládá, že magnetické jádro není nasyceno. Pokud by tomu tak bylo, hustota toku nemohla být zvýšena ve vzduchové mezeře v tomto designu, bez ohledu na to, kolik proudu prošlo cívkou. Tyto koncepce jsou dále rozvedeny v následujících oddílech na konkrétních zařízeních.
