Вокруг любого проводника, по которому протекает электрический ток, возникает магнитное поле. Если свернуть прямолинейный проводник в кольцо, то силовые линии магнитного поля образуют круги, проходящие через центр кольца. Даже такое простое устройство уже является электромагнитом, но грузоподъемная сила его невелика.
Увеличим число витков провода, а в центр катушки поместим стальной сердечник, который послужит проводящей средой для магнитного поля. Подъемная сила такого устройства возрастет в разы и будет зависеть от силы тока, количества витков, конструкции магнитной цепи сердечник-катушка и площади контакта с подымаемым предметом.
Следовательно, для повышения эффективности, катушки электромагнитов должны обладать минимальным электрическим сопротивлением. Температура катушки связана с ее сопротивлением обратно пропорционально: холодная катушка обладает в 1,5 раза меньшим сопротивлением, чем та же самая катушка при максимально допустимой для электромагнита температуре. Одновременно с ростом температуры снижается магнитная проницаемость груза, что снижает подъемную силу еще больше.
Катушки электромагнитов должны быть запитаны от источника постоянного тока. В случае если доступны только источники переменного тока, необходимо применять выпрямительные установки.
Электромагнит обладает свойством сохранять намагниченность после отключения тока. Для того чтобы освободить груз, необходимо на мгновение изменить полярность подключения катушки. Обратный ток, сила которого составляет не более 20% от рабочего тока, «перемагнитит» электромагнит и позволит отпустить груз.
Электромагнитам характерна самоиндукция – процесс возникновения наведенного напряжения в процессе выключения питания. Наведенное напряжение может достигать невероятно больших значений, более чем в десять раз превышающих номинальное, что может привести к пробою изоляции. В современных электромагнитах задача шунтирования катушки для ограничения напряжения возложена на электронную тиристорную схему управления. Избежать пробоя также позволяет качественная заливочная масса.