Elektromagnesem nazwiemy taki element elektryczny, który zbudowany jest z cewki nawiniętej na rdzeń ferromagnetyczny, najczęściej wykonany z miękkiego żelaza. Pod wpływem przepływającego prądu elektrycznego (uporządkowanego ruchu ładunków elektrycznych) wytwarzane jest pole magnetyczne. Pierwszy elektromagnes został zbudowany w 1823 roku przez Williama Sturgeona. Takie pole magnetyczne, które wytwarzane jest przez elektromagnes, wzrasta (jest proporcjonalne) po zwiększeniu liczby zwojów lub natężenia przepływającego prądu przy stałej długości cewki. Zatem im więcej cewka ma zwojów oraz im większy przepływa przez nią prąd, tym silniejsze jest pole magnetyczne elektromagnesu. Prąd elektryczny przepływający przez cewkę powoduje, że pręt taki zaczyna wykazywać właściwości magnetyczne. Elektromagnesy, ze względu na możliwość wytwarzania bardzo silnego pola magnetycznego, mają różne zastosowania.

Przekaźnik elektromagnetyczny to takie urządzenie, które zasilane jest przez prąd elektryczny o małym natężeniu. Może ono zamykać oraz otwierać obwody przeprowadzające prąd elektryczny o dużym natężeniu. Budowa przekaźnika elektromagnetycznego jest oparta o elektromagnesy. Kiedy w obwodzie urządzenia zaczyna przepływać prąd elektryczny, cewka/zwojnica przyciąga płytkę żelazną (twornik), która powoduje zamkniecie obwodu. Wtedy do przekaźnika elektromagnetycznego może wpłynąć prąd elektryczny o znacznie większym natężeniu. Taka właściwość przekaźnika elektromagnetycznego umożliwia przykładowo sterowanie dużych urządzeń przy pomocy mikroprocesorów.

Jednym z zastosowań elektromagnesów, jest wykorzystanie ich właściwości w najnowszej generacji pociągach, wykorzystujących lewitację magnetyczną i poruszających się nad torami. Torowisko takiej kolei magnetycznej jest zastąpione przez układ elektromagnesów. Przy działaniu niskich temperatur zyskują one właściwości nadprzewodników (charakteryzują się zatem zerową rezystancją- oporem). To właśnie dzięki polu magnetycznemu, taki pociąg nie ma kontaktu z powierzchnią toru, gdyż cały czas unosi się (lewituje) nad nim. By zrealizować to zadanie, wykorzystuje się magnesy nadprzewodzące oraz konwencjonalne elektromagnesy. Działają więc tu potężne siły elektromagnetyczne (unoszące pociąg) zarówno w samym pojeździe, jak i torowisku. Pozwala to na rozwijanie dużych prędkości, ponieważ właśnie dzięki zastosowaniu magnesów wyeliminowane jest tarcie kół, znacznie ograniczające maksymalną prędkość jazdy w tradycyjnych pociągach. Dzięki temu kolej magnetyczna może osiągać prędkości powyżej 600 km/h. Do tej pory wybudowano linie kolei magnetycznej w Japonii, Niemczech i Chinach. Przykładem jest trzydziestokilometrowa trasa w Szanghaju (istniejąca od 2003 roku), na pokonanie której pociąg potrzebuje niespełna osiem minut (osiąga prędkość maksymalną 430 km/h).

Kolejnym zastosowaniem elektromagnesów są chwytaki elektromagnetyczne- urządzenia służące transportowaniu lub przeładunku materiałów masowych, takich jak np. stal w hucie czy stoczni oraz złom na złomowiskach. W tym przypadku stosuje się głównie elektromagnesy podłużne, ale także i okrągłe. Montuje się taki elektromagnes na dźwigu bądź suwnicy, co daje możliwość chwycenia i transportu przedmiotów.

Elektromagnesy wykazują łatwość w sterowaniu. Gdy zwiększy się ilość zwojów na cewce (a co za tym idzie- także natężenie prądu w niej płynącego), wytworzy się silniejsze pole magnetyczne. Tak łatwa regulacja natężenia pola daje się wykorzystać w wielu urządzeniach i mechanizmach wymagających bardzo silnych magnesów oraz płynności i łatwości w regulowaniu pola magnetycznego. Wszelkiego rodzaju mierniki magnetoelektryczne (przyrządy służące do pomiarów natężenia stałego prądu elektrycznego i innych pokrewnych wielkości fizycznych) wykorzystują wzajemne oddziaływanie pola magnetycznego wytworzonego przez magnes trwały a polem magnetycznym utworzonym przez prąd poddany pomiarowi, który przepływa przez ruchoma cewkę połączoną z wskaźnikiem. Taki obustronny wpływ tych pól warunkuje powstanie momentu obrotowego (momentu sił), który jest kompensowany przez siły zwrotne (powstały one w wyniku sprężystego umocowania cewki), przy czym istnieje wiązek pomiędzy położeniem równowagi danych momentów obrotowych a natężeniem płynącym przez zwojnicę (te wielkości są do siebie proporcjonalne). Do magnetoelektrycznych przyrządów pomiarowych zaliczamy amperomierze, woltomierze i omomierze.

Amperomierzem nazywamy przyrząd, który służy pomiarowi natężenia prądu elektrycznego w amperach [A]. Zależnie od zakresu amperomierza, używa się także nazw: kiloamperomierz, miliamperomierz, mikroamperomierz (kA, mA, µA). Istnieją też amperomierze cieplne i termoelektryczne, które wykorzystują efekt nagrzewania się przewodu, przez który płynie prąd elektryczny. Amperomierze mogą mierzyć wartość średnią prądu (tak jak amperomierze magnetoelektryczne) lub wartość skuteczną (w przypadku amperomierzy elektrodynamicznych, elektromagnetycznych, indukcyjnych, cieplnych i termoelektrycznych). Amperomierz w obwód elektryczny jest włączany szeregowo (przez co jego niewielka oporność wewnętrzna nie wpływa na wartość mierzonego prądu). Im mniejsza rezystancja wewnętrzna, tym lepszy jest pomiar (idealny amperomierz posiada nieskończenie małą rezystancję wewnętrzną). Sposób działania amperomierza opiera się na pomiarach efektów elektromagnetycznych, cieplnych etc., wywołanych przepływającym prądem.

Woltomierz jest to przyrząd pomiarowy, za pomocą którego mierzy się napięcie elektryczne (różnicę potencjałów- jednostka napięcia Volt). Do obwodu elektrycznego włączany jest równolegle, przy czym idealny woltomierz posiada nieskończenie dużą rezystancję wewnętrzną dlatego można spodziewać się pomijalnie małego upływu prądu przez zwojnicę pomiarową- wtedy prąd pobierany z obwodu dąży do zera). Wyróżniamy woltomierze (jako mierniki): magnetoelektryczne (służące do pomiaru napięć stałych), elektromagnetyczne (służące do pomiaru napięć przemiennych), elektrodynamiczne (mające zastosowanie przy pomiarach napięć zarówno stałych jak i przemiennych) oraz elektrostatyczne (stosowane najczęściej jako mierniki laboratoryjne do pomiaru wysokich napięć).

Omomierz to przyrząd służący do pomiaru rezystancji (oporu), wykorzystujący zależności występujące w prawie Ohma, czyli przez pomiar lub ustawienie natężenia prądu płynącego i napięcia na badanym elemencie. Wyróżniamy omomierze szeregowe (elementy połączone są szeregowo) oraz równoległe (elementy połączone są równolegle). Omomierze są jednymi z podstawowych funkcji każdego miernika uniwersalnego.

Miernikiem magnetoelektrycznym jest miernik, w którym odchylenie części ruchomej nastąpi przy oddziaływaniu pola magnetycznego wytworzonego przez magnes stały a ruchomej zwojnicy. Magnesy trwałe wraz z nabiegunnikami (które wykonane są ze stali magnetycznie miękkiej) stanową część nieruchomą miernika. Element ruchomy stanowi zwojnica owinięta cienkim izolowanym przewodem miedzianym (oś obrotu cewki pokrywa się z osią geometryczną szczeliny obwodu magnetycznego). Z cewką połączona jest wskazówka. Jeżeli przez uzwojenie cewki płynie prąd stały I, doprowadzony przez sprężyny spiralne, w której pole magnetyczne ma stałą indukcję B, działa siła F zgodna ze wzorem:

F = B*I*l

gdzie:

l - głębokość zanurzenia boku cewki w polu magnetycznym

B- indukcja

I- natężenie prądu

Dla N zwojów cewki siła ta wyraża się wzorem

F = B*I*l*N

Ponieważ siła ta działa na obydwa boki cewki, powstaje więc moment napędowy ustroju pomiarowego

M = F*a

gdzie a wyraża szerokość cewki

Ponieważ ustrój magnetoelektryczny ma liczne zalety, stosowany jest także w pomiarach prądu przemiennego (którego średnia wartość wynosi zero), prąd ten musi zostać "wyprostowany", zanim zostanie wprowadzony do zwojnicy miernika. Do tego służą diody germanowe (diody półprzewodnikowe, wykonane z kryształu germanu oraz odznaczające się niskim spadkiem napięcia w kierunku przewodzenia ). Zazwyczaj stosowany jest mostkowy układ (zbudowany z czterech diod połączonych szeregowo z użyciem opornika)

Elektromagnesy znajdują się w prądnicach, w automatycznych bezpiecznikach domowej instalacji elektrycznej i wyłącznikach nadmiarowych w elektrycznych stacjach zasilających, w telewizorach (odchylają one wiązki elektronów, które padają na ekran i tworzą obraz telewizyjny), telefonach (elektromagnes porusza membraną słuchawki, dzięki czemu powstaje słyszany przez nas dźwięk). Potężne elektromagnesy wykorzystane są w akceleratorach czyli urządzeniach do przyspieszania naładowanych cząstek. Elektromagnesy nadprzewodzące mają również ogromne zastosowanie w medycynie. Są istotną częścią komputerowych tomografów, które dzięki wykorzystaniu magnetycznego rezonansu jądrowego pozwalają uzyskać bezdotykowo obrazy wnętrza ludzkiego ciała.