مغناطيس كهربائي ، جهاز يتكون من قلب مادة مغناطيسية محاطة بملف يتم من خلاله تمرير تيار كهربائي لتمغنط القلب. يتم استخدام مغناطيس كهربائي حيثما يكون هناك حاجة إلى مغناطيسات يمكن التحكم فيها ، كما هو الحال في الاحتفالات التي يتم فيها تغيير التدفق المغناطيسي أو عكسه أو تشغيله وإيقاف تشغيله.
يتم تنظيم التصميم الهندسي للمغناطيسات الكهربائية عن طريق مفهوم الدائرة المغناطيسية. في الدائرة المغناطيسية ، يتم تعريف قوة الحركة المغناطيسية F ، أو Fm ، على أنها دوران الأمبير للملف الذي يولد المجال المغناطيسي لإنتاج التدفق المغناطيسي في الدائرة. وبالتالي ، إذا كان ملف n لفات لكل متر يحمل تيارًا أمبيرًا ، فإن المجال الموجود داخل الملف هو ni amperes لكل متر والقوة المغناطيسية التي يولدها هي صفر أمبير ، حيث l هو طول الملف. بشكل أكثر ملاءمة ، القوة المغناطيسية هي Ni ، حيث N هو العدد الإجمالي للانعطافات في الملف. كثافة التدفق المغناطيسي B هي المكافئ ، في الدائرة المغناطيسية ، للكثافة الحالية في الدائرة الكهربائية. في الدائرة المغناطيسية ، المكافئ المغناطيسي للتيار هو التدفق الكلي الذي يرمز إليه بالحرف اليوناني phi ، given ، المعطى بواسطة BA ، حيث A هي منطقة المقطع العرضي للدائرة المغناطيسية. في الدائرة الكهربائية ، ترتبط القوة الكهربائية (E) بالتيار ، i ، في الدائرة بواسطة E = Ri ، حيث R هي مقاومة الدائرة. في الدائرة المغناطيسية F = rϕ ، حيث r هي تردد الدائرة المغناطيسية وتعادل المقاومة في الدائرة الكهربائية. يتم الحصول على التردد من خلال قسمة طول المسار المغناطيسي l على النفاذية مضروبًا في منطقة المقطع العرضي A ؛ وبالتالي r = l / μA ، الحرف اليوناني mu ، μ ، يرمز إلى نفاذية الوسط الذي يشكل الدائرة المغناطيسية. وحدات الممانعة هي تحويلات أمبير لكل ويبر. يمكن استخدام هذه المفاهيم لحساب تردد دائرة مغناطيسية وبالتالي التيار المطلوب من خلال ملف لفرض التدفق المطلوب من خلال هذه الدائرة.
ومع ذلك ، فإن العديد من الافتراضات التي ينطوي عليها هذا النوع من الحسابات تجعله في أفضل الأحوال مجرد دليل تقريبي للتصميم. يمكن تصور تأثير وسط قابل للاختراق على المجال المغناطيسي على أنه يحشد خطوط القوة المغناطيسية في نفسه. على العكس من ذلك ، تميل خطوط القوة التي تمر من منطقة عالية إلى واحدة ذات نفاذية منخفضة إلى الانتشار ، وسيحدث هذا في فجوة هوائية. وبالتالي ، فإن كثافة التدفق ، التي تتناسب مع عدد خطوط القوة لكل وحدة مساحة ، سيتم تقليلها في فجوة الهواء عن طريق انتفاخ الخطوط ، أو التهديب ، على جانبي الفجوة. سيزداد هذا التأثير للفجوات الأطول ؛ يمكن إجراء تصحيحات تقريبية لأخذ تأثير التهديب في الاعتبار.
وقد افترض أيضًا أن المجال المغناطيسي محصور تمامًا داخل الملف. في الواقع ، هناك دائمًا كمية معينة من تدفق التسرب ، ممثلة بخطوط قوة مغناطيسية حول خارج الملف ، والتي لا تسهم في مغنطة القلب. يكون تدفق التدفق صغيرًا بشكل عام إذا كانت نفاذية النواة المغناطيسية عالية نسبيًا.
في الممارسة العملية ، تعتبر نفاذية المادة المغناطيسية دالة لكثافة التدفق فيها. وبالتالي ، لا يمكن إجراء الحساب لمادة حقيقية إلا إذا كان منحنى التمغنط الفعلي ، أو ، بشكل أكثر فائدة ، رسم بياني μ مقابل B ، متاحًا.
أخيرًا ، يفترض التصميم أن النواة المغناطيسية ليست ممغنطة حتى التشبع. إذا كان الأمر كذلك ، فلا يمكن زيادة كثافة التدفق في فجوة الهواء في هذا التصميم ، بغض النظر عن مقدار التيار الذي تم تمريره عبر الملف. يتم توسيع هذه المفاهيم بشكل أكبر في الأقسام التالية على أجهزة محددة.
