Elektromanyetizma, elektriksel yükleri ve onlarla ilişkili alan ve kuvvetleri inceleyen bilim dalıdır. Elektrik ve manyetizma, elektromanyetizmanın iki yönüdür.
Elektrik ve manyetizma, uzun bir süre boyunca ayrı kuvvetler olarak düşünülmüştü. Ancak 19. yüzyılda birbirleriyle ilişkili olgular olarak görülmeye başladı ve nihayetinde bunların gerçekten de aynı kuvvetin farklı parçaları olduğu keşfedildi
1905'te Einstein'ın Özel Görelilik Teorisi, şüpheye yer bırakmayacak şekilde elektrik ve manyetizmanın tek bir elektromanyetizma olgusunun ortaya çıkardığı farklı yönler olduğunu gösterdi. Ama pratikte elektriksel ve manyetik kuvvetler farklı davranmakta ve farklı denklemlerle ifade edilmekteydi.
Elektriksel kuvvet, hareket eden ya da sabit yükler tarafından oluşturulur. Manyetik kuvvet ise sadece hareket eden yükler tarafından oluşturulur ve sadece hareket eden yükler üzerinde etki gösterir
Elektrik olgusu nötr maddelerde de vardır; çünkü nötr maddeler eşit miktarda zıt elektriksel yük içerir ve kuvvet nötr madde içindeki bu yüklere ayrı ayrı etki edebilir. Elektriksel kuvvet, atom ve moleküllerin çoğu kimyasal ve fiziksel özelliğinden sorumludur. Kütleçekim kuvvetinden çok daha güçlüdür.
Örneğin aralarında 2 metre mesafe olan 70 kilo iki insandaki milyarlarcası içinden sadece bir elektronun yokluğu, onları 30.000 tonluk bir kuvvetle itebilir. Elektrik olgusu, fırtınalarda ortaya çıkan gök gürültüsü ve şimşekten de sorumludur.
Elektriksel ve manyetik kuvvetler, elektriksel ve manyetik alan denen bölgeler içinde tespit edilebilirler. Bu alanlar, doğaları gereği "temel alanlardır" ve kendilerini oluşturan yük ya da akımdan uzakta, uzayda da var olabilirler. Elektriksel alanlar, dış bir yükten bağımsız olarak manyetik alanlar oluşturabilir.
Bunun tam tersi de mümkündür: Michael Faraday'ın elektriksel güç eldesinin temellerini oluşturan çalışmasına göre, değişen bir manyetik alan bir elektriksel alan üretir. İskoç fizikçi James Clerk Maxwell'in çıkarımına göre değişen bir elektriksel alan da manyetik alan üretir. Maxwell tarafından formülleştirilen matematiksel eşitlikler ışık ve dalga olgusunu elektromanyetizma ile bir araya getirmiştir. Elektriksel ve manyetik alanlar, birindeki değişim diğerini sürdürmeye yarayacak biçimde, elektromanyetik radyasyon dalgaları olarak uzayda birlikte seyahat ederler.
Maddeden bağımsız olarak uzayda seyahat eden elektromanyetik dalgalardan bazıları; radyo ve televizyon dalgaları, mikrodalgalar, kızılötesi ışınlar, görünür ışık, ultraviyole ışık, X ışınları ve gama ışınlarıdır. Tüm bu dalgalar ışık hızında (saniyede yaklaşık 300.000 kilometre hızla) seyahat eder. Birbirlerinden sadece elektriksel ve manyetik alanlarının salınım frekansı ile ayrılırlar.
Maxwell eşitlikleri bize atomaltı ölçekte de geçerli olan bütünleyici ve güzel bir açıklama sağlar. Maxwell'in çalışmalarının yorumlanması 20. yüzyılın bilim insanları için ufuk açıcıydı. Einstein'ın Özel Görelilik Teorisi elektriksel ve manyetik alanları tek alanda topladı ve tüm maddenin hızını elektromanyetik radyasyon hızı ile sınırladı. 1960'ların sonlarına doğru fizikçiler, doğadaki diğer kuvvetlerin elektromanyetik alanın matematiksel yapısına benzer alanları olduğunu keşfettiler. Bu kuvvetler nükleer füzyondan sorumlu olan güçlü kuvvet ve kararsız atom çekirdeklerindeki radyoaktif bozulmada gözlenen zayıf kuvvettir. Zayıf ve elektromanyetik kuvvetler, zayıf elektromanyetik kuvvet olarak tek bir başlık altında bile toplanabilir!
Fizikçilerin kütleçekimi dahil tüm temel kuvvetleri birleştirmedeki amacı, büyük ve birleştirici bir teori elde etmektir.
Elektromanyetizmanın önemli bir yönü, yüklerin kümelenme davranışı ile ilgilenen (madde içerisinde yüklerin dağılımı ve hareketleri dahil) elektrik bilimidir. Yüklerin bileşen madde içerisinde serbestçe dolaşma kabiliyetine göre iki sınıfa ayrılır: iletkenler ve yalıtkanlar. Elektrik akımı, yüklerin akışının ölçüsüdür. Teknolojide özellikle de enerjinin üretim, dağıtım ve kontrolünü içeren prosedürlerde maddede akımı yöneten kurallar önemlidir.
Elektrik ve manyetizma, uzun bir süre boyunca ayrı kuvvetler olarak düşünülmüştü. Ancak 19. yüzyılda birbirleriyle ilişkili olgular olarak görülmeye başladı ve nihayetinde bunların gerçekten de aynı kuvvetin farklı parçaları olduğu keşfedildi
1905'te Einstein'ın Özel Görelilik Teorisi, şüpheye yer bırakmayacak şekilde elektrik ve manyetizmanın tek bir elektromanyetizma olgusunun ortaya çıkardığı farklı yönler olduğunu gösterdi. Ama pratikte elektriksel ve manyetik kuvvetler farklı davranmakta ve farklı denklemlerle ifade edilmekteydi.
Elektriksel kuvvet, hareket eden ya da sabit yükler tarafından oluşturulur. Manyetik kuvvet ise sadece hareket eden yükler tarafından oluşturulur ve sadece hareket eden yükler üzerinde etki gösterir
Elektrik olgusu nötr maddelerde de vardır; çünkü nötr maddeler eşit miktarda zıt elektriksel yük içerir ve kuvvet nötr madde içindeki bu yüklere ayrı ayrı etki edebilir. Elektriksel kuvvet, atom ve moleküllerin çoğu kimyasal ve fiziksel özelliğinden sorumludur. Kütleçekim kuvvetinden çok daha güçlüdür.
Örneğin aralarında 2 metre mesafe olan 70 kilo iki insandaki milyarlarcası içinden sadece bir elektronun yokluğu, onları 30.000 tonluk bir kuvvetle itebilir. Elektrik olgusu, fırtınalarda ortaya çıkan gök gürültüsü ve şimşekten de sorumludur.
Elektriksel ve manyetik kuvvetler, elektriksel ve manyetik alan denen bölgeler içinde tespit edilebilirler. Bu alanlar, doğaları gereği "temel alanlardır" ve kendilerini oluşturan yük ya da akımdan uzakta, uzayda da var olabilirler. Elektriksel alanlar, dış bir yükten bağımsız olarak manyetik alanlar oluşturabilir.
Bunun tam tersi de mümkündür: Michael Faraday'ın elektriksel güç eldesinin temellerini oluşturan çalışmasına göre, değişen bir manyetik alan bir elektriksel alan üretir. İskoç fizikçi James Clerk Maxwell'in çıkarımına göre değişen bir elektriksel alan da manyetik alan üretir. Maxwell tarafından formülleştirilen matematiksel eşitlikler ışık ve dalga olgusunu elektromanyetizma ile bir araya getirmiştir. Elektriksel ve manyetik alanlar, birindeki değişim diğerini sürdürmeye yarayacak biçimde, elektromanyetik radyasyon dalgaları olarak uzayda birlikte seyahat ederler.
Maddeden bağımsız olarak uzayda seyahat eden elektromanyetik dalgalardan bazıları; radyo ve televizyon dalgaları, mikrodalgalar, kızılötesi ışınlar, görünür ışık, ultraviyole ışık, X ışınları ve gama ışınlarıdır. Tüm bu dalgalar ışık hızında (saniyede yaklaşık 300.000 kilometre hızla) seyahat eder. Birbirlerinden sadece elektriksel ve manyetik alanlarının salınım frekansı ile ayrılırlar.
Maxwell eşitlikleri bize atomaltı ölçekte de geçerli olan bütünleyici ve güzel bir açıklama sağlar. Maxwell'in çalışmalarının yorumlanması 20. yüzyılın bilim insanları için ufuk açıcıydı. Einstein'ın Özel Görelilik Teorisi elektriksel ve manyetik alanları tek alanda topladı ve tüm maddenin hızını elektromanyetik radyasyon hızı ile sınırladı. 1960'ların sonlarına doğru fizikçiler, doğadaki diğer kuvvetlerin elektromanyetik alanın matematiksel yapısına benzer alanları olduğunu keşfettiler. Bu kuvvetler nükleer füzyondan sorumlu olan güçlü kuvvet ve kararsız atom çekirdeklerindeki radyoaktif bozulmada gözlenen zayıf kuvvettir. Zayıf ve elektromanyetik kuvvetler, zayıf elektromanyetik kuvvet olarak tek bir başlık altında bile toplanabilir!
Fizikçilerin kütleçekimi dahil tüm temel kuvvetleri birleştirmedeki amacı, büyük ve birleştirici bir teori elde etmektir.
Elektromanyetizmanın önemli bir yönü, yüklerin kümelenme davranışı ile ilgilenen (madde içerisinde yüklerin dağılımı ve hareketleri dahil) elektrik bilimidir. Yüklerin bileşen madde içerisinde serbestçe dolaşma kabiliyetine göre iki sınıfa ayrılır: iletkenler ve yalıtkanlar. Elektrik akımı, yüklerin akışının ölçüsüdür. Teknolojide özellikle de enerjinin üretim, dağıtım ve kontrolünü içeren prosedürlerde maddede akımı yöneten kurallar önemlidir.
