Elettromagnete (elettromagneti)

L'elettromagnete, chiamato anche elettrocalamita, è un elemento elettrotecnico costituito da un nucleo in materiale ferromagnetico (di solito ferro dolce) su cui è avvolto un solenoide, ovvero una bobina di molte spire di filo elettrico. Lo scopo dell'elettromagnete è di generare un campo magnetico da una corrente elettrica e si differenzia per questo dall'induttore, dove il fenomeno dell'induttanza è sfruttato per accumulare energia.
Il primo elettromagnete fu costruito da André-Marie Ampère nel 1820.
L'intensità del campo magnetico generato può essere calcolata con le regole dell'induzione magnetica ed essenzialmente:
è proporzionale al numero di spire che costituiscono l'avvolgimento, L'aumento del numero di spire e quindi della lunghezza del filo riduce però la corrente circolante (a parità di tensione) in conseguenza della legge di Ohm, per ovviare al problema si deve aumentare la sezione del filo.
è proporzionale alla corrente circolante nell'avvolgimento, l'attraversamento di corrente, genera calore prodotto per effetto Joule, bisogna quindi porvi rimedio con lo smaltimento.
Per quanto riguarda la forza sviluppata dal campo magnetico, la sua intensità diminuisce con il quadrato della distanza tra le parti, per questo l'elettromagnete è efficace solo a breve distanza.
Se la bobina è alimentata con una corrente variabile, il campo magnetico è a sua volta variabile e così la forza prodotta.
Questo è alla base del funzionamento dei comuni altoparlanti magnetodinamici.
Nel calcolo degli elettromagneti a correnti variabili si deve tenere conto anche dell'effetto dell'induttanza alle diverse frequenze. Inoltre, per evitare la formazione di correnti parassite nel nucleo, questo è realizzato con sottili lamierini piuttosto che un blocco compatto, esattamente come nel trasformatore.
Elettromagneti per campi molto intensi         Elettromagneti superconduttori
Super elettromagneti classici - Si tratta di elettromagneti costruiti con normali conduttori, ma per produrre campi intensi si devono superare alcuni problemi:
il calore prodotto per effetto Joule può essere molto elevato, e viene smaltito utilizzando come cavi conduttori tubi in rame all'intero dei quali viene fatta scorrere acqua di raffreddamento. L'utilizzo di conduttori cavi è ottimale anche considerando l'effetto pelle che induce gli elettroni a muoversi sulla parte superficiale del cavo rendendo inutile la parte più interna.
le forze elettromagnetiche repulsive tra le spire possono essere così intense da fare esplodere il solenoide. La costruzione deve quindi essere molto solida, con le spire tenute compresse da robusti bulloni e piastre metalliche.
la saturazione dei materiali ferromagnetici pone un limite al campo massimo trasferibile da questi. Per questo motivo il campo magnetico prodotto da un super elettromagnete viene sfruttato direttamente nel cuore della bobina. Il campo prodotto all'interno della bobina può essere per brevi periodi anche molto più intenso di quello producibile con magneti superconduttori.