Électroaimant, dispositif composé d'un noyau de matériau magnétique entouré d'une bobine à travers laquelle un courant électrique est passé pour magnétiser le noyau. Un électroaimant est utilisé partout où des aimants contrôlables sont nécessaires, comme dans les appareils dans lesquels le flux magnétique doit être varié, inversé ou allumé et éteint.
La conception technique des électroaimants est systématisée au moyen du concept de circuit magnétique. Dans le circuit magnétique, une force magnétomotrice F, ou Fm, est définie comme les ampères-tours de la bobine qui génèrent le champ magnétique pour produire le flux magnétique dans le circuit. Ainsi, si une bobine de n tours par mètre transporte un courant i ampères, le champ à l'intérieur de la bobine est de ni ampères par mètre et la force magnétomotrice qu'elle génère est de zéro ampère-tour, où l est la longueur de la bobine. Plus commodément, la force magnétomotrice est Ni, où N est le nombre total de tours dans la bobine. La densité de flux magnétique B est l'équivalent, dans le circuit magnétique, de la densité de courant dans un circuit électrique. Dans le circuit magnétique, l'équivalent magnétique du courant est le flux total symbolisé par la lettre grecque phi, ϕ, donnée par BA, où A est l'aire de la section transversale du circuit magnétique. Dans un circuit électrique, la force électromotrice (E) est liée au courant, i, dans le circuit par E = Ri, où R est la résistance du circuit. Dans le circuit magnétique F = rϕ, où r est la réluctance du circuit magnétique et équivaut à la résistance dans le circuit électrique. La réluctance est obtenue en divisant la longueur du chemin magnétique l par la perméabilité multipliée par la surface de section A; ainsi r = l / μA, la lettre grecque mu, μ, symbolisant la perméabilité du milieu formant le circuit magnétique. Les unités de réticence sont des ampères-tours par weber. Ces concepts peuvent être utilisés pour calculer la réluctance d'un circuit magnétique et donc le courant requis à travers une bobine pour forcer le flux souhaité à travers ce circuit.
Plusieurs hypothèses impliquées dans ce type de calcul n'en font cependant, au mieux, qu'un guide approximatif de la conception. L'effet d'un milieu perméable sur un champ magnétique peut être visualisé comme étant d'encombrer les lignes de force magnétiques en lui-même. Inversement, les lignes de force passant d'une région de haute à une de faible perméabilité ont tendance à s'étendre, et cet événement se produira à un entrefer. Ainsi, la densité de flux, qui est proportionnelle au nombre de lignes de force par unité de surface, sera réduite dans l'entrefer par les lignes bombées ou frangées sur les côtés de l'entrefer. Cet effet augmentera pour les écarts plus longs; des corrections grossières peuvent être apportées pour tenir compte de l'effet de franges.
Il a également été supposé que le champ magnétique est entièrement confiné à l'intérieur de la bobine. En fait, il y a toujours une certaine quantité de flux de fuite, représentée par des lignes de force magnétiques autour de l'extérieur de la bobine, qui ne contribue pas à l'aimantation du noyau. Le flux de fuite est généralement faible si la perméabilité du noyau magnétique est relativement élevée.
En pratique, la perméabilité d'un matériau magnétique est fonction de sa densité de flux. Ainsi, le calcul ne peut être effectué pour un matériau réel que si la courbe de magnétisation réelle, ou, plus utilement, un graphique de μ par rapport à B, est disponible.
Enfin, la conception suppose que le noyau magnétique n'est pas magnétisé à saturation. Si tel était le cas, la densité de flux ne pourrait pas être augmentée dans l'entrefer dans cette conception, quelle que soit la quantité de courant traversant la bobine. Ces concepts sont développés plus loin dans les sections suivantes sur des appareils spécifiques.
