Elektromanyetizma, elektrik ve manyetizma etkileşimini içeren kuvvettir. Elektrik yükü bilimidir ve kuralları yüklü atom parçacıklarının etkileşimini yönetir. Elektromanyetizma evrenin dört temel kuvvetinden biridir (yerçekimi ve bir atom çekirdeğini bir arada tutan "güçlü" ve "zayıf" kuvvetler diğer üçüdür). Etkileri bu kadar kolay gözlenebildiğinden, elektromanyetizma bu dört kuvvetten en iyi anlaşılanıdır.
Elektrik ve manyetizma, altta yatan tek bir elektromanyetik gücün tezahürleridir. Elektromanyetizma hem ayrı fenomenler hem de tekil bir elektromanyetik kuvvet olarak elektrik ve manyetizma etkileşimlerini tanımlayan bir fizik bilimi dalıdır. A magnetic alan hareketli bir elektrik akımı tarafından oluşturulur ve bir manyetik alan yüklerin hareketini indükleyebilir (elektrik akımı).
Elektromanyetizma kuralları, yüklü atom parçacıklarının nasıl etkileştiğini açıklayarak jeomanyetik ve elektromanyetik olayları da açıklar. Teknolojinin gelişinden önce, elektromanyetizma belki de en güçlü şekilde yıldırım, elektromanyetik radyasyon ve ışık şeklinde deneyimlendi.
Manyetizma uzun süredir pusulada navigasyon için kullanılmıştır. Aslında, Dünya'nın manyetik kutuplarının geçmişte konum değiştirdiği bilinmektedir. Elektrostatik kuralların bazıları, istirahatte elektrik yükleri çalışması, ilk olarak fırçalanmış bir tarak parçacıkları nasıl çekeceğini gözlemleyen eski Romalılar tarafından not edildi.
Elektrik yüklerinin iki farklı biçimde meydana geldiği bilinmektedir: pozitif yükler ve negatif yükler. Pozitif yükleri negatif yüklere çeken kuvvet, mesafe ile zayıflar, ancak özünde çok güçlüdür—Dünya'nın yerçekiminden 40 kat daha güçlüdür. Bu gerçek, bir nesneyi tutabilen veya askıya alabilen küçük bir mıknatıs ile kolayca gösterilebilir. Küçük mıknatıs, en azından tüm Dünya'nın yer çekimine eşit bir kuvvet uygular.
Yüklerin aksine, bu kuvvetin çoğunun normal olarak nötralize edildiği ve tam güçte görülmediği anlamına gelir. Negatif yük genellikle atomun elektronları tarafından taşınırken, pozitif atom çekirdeğinin içindeki protonlarla bulunur. Daha az bilinen diğer parçacıklar da yük taşıyabilir.
Bir malzemenin elektronları atomun çekirdeğine sıkıca bağlı olmadığında, atomdan atoma geçebilirler ve iletken denilen madde elektrik iletebilir. Tersine, elektron bağlanması güçlü olduğunda, malzeme elektron akışına direnir ve bir yalıtkandır. Elektronlar atom çekirdeğine zayıf bir şekilde bağlandığında, sonuç genellikle elektronik endüstrisinde kullanılan bir yarı iletken olur.
Elektrik akımı taşıyıcılarının pozitif veya negatif olup olmadığı başlangıçta bilinmiyordu ve bu akımın pozitiften negatife aktığı anlayışına yol açtı. Gerçekte, şimdi elektronların aslında negatiften pozitife aktığını biliyoruz. Elektromanyetizma, altta yatan bir kuvvetin, elektromanyetik kuvvetin birleşik bir ifadesinin teorisidir.
Bu, manyetizmaya (bir pusula iğnesini saptırdığı tespit edilen bir teldeki elektrik akımı) yol açan elektrik yükünün hareketinde görülür. 1865'te birleştirici bir elektrik ve manyetizma teorisi yayınlayan İskoç fizikçi James Clerk Maxwell (1831-1879) idi.
Teori, Alman matematikçi Carl Fredrich Gauss (1777-1855), Fransız fizikçi Charles Augustin de Coulomb (1736–1806), Fransız bilim insanı André Marie Ampère (1775-1836), İngiliz fizikçi Michael Faraday (1791-1867), Amerikalı bilim insanı ve devlet adamı Benjamin Franklin (1706-1890) ve Alman fizikçi ve matematikçi Georg Simon Ohm (1789-1854) tarafından yapılan eski özel çalışmalardan kaynaklandı.
Bununla birlikte, deneylerle çelişmeyen bir faktör, yükün korunmasını sağlamak için Maxwell tarafından denklemlere eklenmiştir. Bu, yükün korunmuş bir miktar olması gerektiği teorik gerekçelerle yapıldı ve bu ekleme, belirli bir beklenen hızda bir dalga fenomeninin tahminine yol açtı. Işık, beklenen hızda, bu elektromanyetik radyasyonun bir örneği olarak bulundu.
Daha önce, ışık Newton tarafından parçacıklardan (fotonlar) oluştuğu düşünülüyordu, ancak parçacıklar olarak ışık teorisi, ışığın dalga doğasını (kırınım ve Benzerleri) açıklayamadı. Gerçekte, ışık hem dalga hem de parçacık özelliklerini gösterir. Bu ikilik için çözüm kuantum teorisinde yatıyor, burada ışık ne parçacık ne de dalga, ikisi de (hem parçacık hem de dalga). Bir ortama ihtiyaç duymadan bir dalga olarak yayılır ve bir parçacık biçiminde etkileşir. Kuantum teorisinin temel doğası budur.
Klasik elektromanyetizma, ne kadar yararlı olursa olsun, onu eksik kılan çelişkileri (nedensellik) içerir ve elektromanyetizmanın, doğanın tüm temel güçlerinin belki de en iyi anlaşıldığı Kuantum Fiziği alanına olan uzantısını dikkate alır.
Elektrik ve manyetizma arasında çok fazla simetri vardır. Elektriğin manyetizmaya yol açması ve simetrik olarak manyetizmanın elektriğe yol açması mümkündür (bir elektrik transformatörü içindeki değişimlerde olduğu gibi). Elektromanyetik dalgaları oluşturan bu tür bir değiş tokuş. Bu dalgalar, bir yayılma ortamına ihtiyaç duymasalar da şeffaf bir maddeden geçerken yavaşlar.
Elektromanyetik dalgalar birbirinden sadece genlik, frekans ve yönelim (polarizasyon) bakımından farklılık gösterir. Lazer ışınları özeldir, radyasyon bir frekanstır ve dalgalar hareket ve yönde koordine edilir. Bu, sadece kesme yetenekleri için değil, aynı zamanda CD-ROM'lar gibi elektronik veri depolamada kullanılan yüksek konsantrasyonlu bir ışına izin verir.
Farklı frekans formlarına çok düşük frekanslardaki radyo dalgalarından ışığın kendisine kadar yüksek frekanslı X ışınlarına ve gama ışınlarına kadar çeşitli adlar verilir.
Elektriğin ve manyetizmanın birleşmesi, fizik biliminin daha iyi anlaşılmasını sağlar ve doğanın dört kuvvetini (örneğin elektromanyetik, zayıf, güçlü ve yerçekimi kuvvetleri) daha da birleştirmek için çok çaba harcanmıştır. Zayıf kuvvet şimdi Elektro zayıf etkileşimi olarak adlandırılan elektromanyetizma ile birleştirilmiştir. Büyük bir birleşik teoride güçlü kuvvetin elektro-zayıf kuvvet ile birleşmesine yol açabilecek veri toplamaya çalışan araştırma programları vardır, ancak yerçekiminin dahil edilmesi açık bir problem olmaya devam etmektedir.
Maxwell'in teorisi aslında Newton mekaniğiyle çelişmektedir ve bu çatışmanın çözümünü bulmaya çalışırken Einstein özel görelilik teorisine geliştirmiştir.