Elektromágnes: olyan eszköz, amely egy mágneses anyagból álló magból áll, tekercs veszi körül, amelyen keresztül egy elektromos áram kerül át a mag mágneseztetésére. Elektromágnest használnak mindenütt, ahol szabályozható mágnesekre van szükség, például azokban a szerelvényekben, amelyekben a mágneses fluxust meg kell változtatni, megfordítani, be- és kikapcsolni.
Az elektromágnesek műszaki tervezését a mágneses áramkör koncepciója alapján szisztematikussá teszik. A mágneses körben az F vagy Fm mágneses erőt úgy határozzuk meg, mint a tekercs amper-fordulatát, amely a mágneses teret generálja, hogy a mágneses fluxust előállítsa az áramkörben. Tehát, ha egy méterenként n fordulatszámú tekercs egy amperes áramot hordoz, akkor a tekercs belsejében lévő mező n amperben méterre esik, és az általa generált mágneses erő nulla amper-fordulat, ahol l a tekercs hossza. Kényelmesebb módon a mágneses erő Ni, ahol N a tekercsben a teljes fordulatszám. A B mágneses fluxussűrűség a mágneses áramkörben egyenértékű az elektromos áramkörben lévő áram sűrűségével. A mágneses áramkörben az áram mágneses egyenértéke a teljes fluxus, amelyet a görög phi, ϕ betű szimbolizál, és amelyet BA ad, ahol A a mágneses áramkör keresztmetszeti területe. Egy elektromos áramkörben az elektromotoros erő (E) az áramkör i-jével, az i árammal E = Ri függvényében áll, ahol R az áramkör ellenállása. A mágneses áramkörben F = rϕ, ahol r a mágneses áramkör ellenállása és egyenértékű az elektromos áramkör ellenállásával. A relativitást úgy kapjuk, hogy az mágneses út hosszát elosztjuk az A keresztmetszetének permeabilitási szorzatával; így r = l / μA, a görög mu, μ betű, amely a mágneses áramkört alkotó közeg permeabilitását jelképezi. A vonakodás mértékegysége amper-fordulat / héj. Ezek a fogalmak felhasználhatók a mágneses áramkör relativitásának és így a tekercsen átáramló áram kiszámításához, amely a kívánt áramlást erőlteti az áramkörön.
Az ilyen típusú számításokhoz kapcsolódó számos feltevés azonban a legjobb esetben csak egy hozzávetőleges tervezési útmutatást jelent. A permeábilis közegnek a mágneses mezőre gyakorolt hatása láthatóvá tehető úgy, hogy a mágneses erővonalakat magába szorítja. Ezzel szemben a nagy és az alacsony áteresztőképességű régiókból áthaladó erővonalak hajlamosak szétszóródni, és ez egy légrésnél megy végbe. Így a fluxussűrűséget, amely arányos az egységenkénti erővonalak számával, csökkentik a légrésben a rések oldalán kinyúló vagy ráncoló vezetékek. Ez a hatás hosszabb réseknél növekszik; durva korrekciókat lehet végrehajtani a súrlódó hatás figyelembevétele érdekében.
Azt is feltételezték, hogy a mágneses mező teljesen a tekercs belsejében van. Valójában mindig van egy bizonyos mennyiségű szivárgásáram, amelyet a tekercs külső része körül mágneses erővonalak képviselnek, ami nem járul hozzá a mag mágnesezéséhez. A szivárgási fluxus általában kicsi, ha a mágneses mag permeabilitása viszonylag magas.
A gyakorlatban a mágneses anyag permeabilitása a benne lévő fluxussűrűség függvénye. Így a valódi anyagot csak akkor lehet kiszámítani, ha rendelkezésre áll a tényleges mágnesezési görbe, vagy még hasznosabban egy μ gráf a B-vel szemben.
Végül, a tervezés feltételezi, hogy a mágneses mag nem mágnesesedik a telítettségig. Ha igen, akkor a fluxussűrűséget nem lehet növelni a levegőrésben, függetlenül attól, hogy mekkora áramot vezettek át a tekercsen. Ezeket a fogalmakat tovább fejleszti az egyes eszközökre vonatkozó következő szakaszok.
