由磁路的基尔霍夫定律有：  
则：                                      
将式(2.3)代入式(2.4)中得：                                              (2.5)
在这里，假设电磁铁没有工作在磁饱和状态下，且每匝线圈中通过的磁通量都是相同的，则线圈的磁通链数为：                                                   (2.6)
毕奥-萨伐尔定律告诉我们，在空间任意一点所产生的磁感应强度都与回路中的电流强度成正比，因此通过回路所包围的面积则磁通量 也与I成正比，即
                                  (2.7)
则瞬时电磁铁绕组线圈电感为：
 
                                                                     (2.8)
磁场的能量为 ：
                                                                     (2.9)
 
以上A为电磁铁下方整个空气隙的磁通截面积，换算到小球的截面积，则小球电磁的吸引力：
                                                                    (2.10)
式中：  -------空气磁导率， ；         
    -----磁通流过小球截面的导磁面积；
N--------电磁铁线圈匝数；
x--------小球质心到电磁铁磁极表面的瞬时气隙；
i--------电磁铁绕组中的瞬时电流；

其中                                                                (2.11)

由于式(2.11)中 均也为常数，故可定义一常系数K：              (2.12)
则电磁力可改写为：               (2.13)
由电磁力公式(2.13)可知电磁吸力F(i, x)与气隙x是非线性的反比关系，这也正是 磁悬浮的PID控制系统设计+MATLAB仿真(6):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_763.html