thumb|300px|Spektakulärt elektriskt fenomen thumb|300px|Elektriska fältlinjer kring två laddade partiklar. Till vänster har partiklarna samma laddning och till höger har de olika laddning
Elektromagnetism är den del av fysiken som behandlar sambandet mellan elektricitet och magnetism och de fenomen som orsakas av elektromagnetiska fält. Klassisk elektromagnetism sammanfattas av Maxwells ekvationer och omfattar bland annat elektromagnetiska vågor som ljus. På mikroskopisk nivå beskrivs fenomenen med hjälp av kvantelektrodynamik, som är den moderna teorin för den elektromagnetiska växelverkan.
Introduktion Ett föränderligt magnetfält skapar ett elektriskt fält – fenomenet som gör elektromagnetisk induktion möjlig. Likaså skapar ett föränderligt elektrisk fält ett magnetfält. För att skapa ett magnetfält räcker det med att ha en ström. Om ett föremål leder en elektrisk ström kommer det att bildas ett magnetfält runt föremålet – till exempel en ström genom en sladd eller en vätska i ett rör. När det gäller fluider talas det om flöde, uttrycket ström brukar hänvisa till en elektrisk ström. Det finns fyra postulat som gäller för elektromagnetismen: Varje elektriskt laddat föremål omges av ett elektriskt fält. I varje punkt har fältet en viss styrka och en viss riktning
När ett elektriskt laddat föremål placeras i ett elektriskt fält, påverkas det av en elektrisk kraft som är proportionell mot fältets styrka och mot den egna laddningen
När ett elektriskt laddat föremål rör sig genom ett elektriskt fält påverkas det av en magnetisk kraft
Elektrisk laddning och magnetism är två sidor av samma kraft. Elektriska laddningars rörelser ger upphov till ett magnetfält och ett magnetfält påverkar elektriska laddningars rörelse
En välkänd form av uppladdning skapas med friktion, till exempel när ett tygstycke gnids mot en glasstav. Benjamin Franklin, en amerikansk vetenskapsman och politiker, gjorde upptäckten att laddningar kan vara av två slag, positiva eller negativa. Franklin kom även fram till att en ökning av en typ av laddning medförde samma ökning av den motsatta laddningstypen, vilket var den första beskrivningen av laddningens bevarande. Den moderna fysikens utveckling har lett till en omfattande förståelse av elektrisk laddning och idag vet vi bland annat att Elektrisk laddning är en fundamental egenskap hos materia, i likhet med massa och dimension
Laddningens mängd är oberoende av partikelns hastighet (men partikelns massa beror av hastigheten)
Laddningar agerar som källor till elektromagnetiska fält En regel som fungerar med många av elektromagnetismens lagar är den så kallade högerhandsregeln. Bland annat går det att bestämma strömmens riktning, magnetfältets riktning och den magnetiska kraftens riktning om man känner till riktningen för två av dessa vektorer.
Historik
Kompassen har sedan 1100-talet varit ett mycket viktigt navigeringsverktyg. Ännu under slutet av 1500-talet var orsakerna till kompassens funktion okända. Då detta verktyg bemästrats sedan länge kan det förefalla underligt att man inte tidigare hade arbetat ut teorier för hur kompassen fungerade. Under slutet av 1500-talet uppmärksammades detta av vetenskapsmannen William Gilbert som började undersöka fenomenet. Genom diverse experiment kom Gilbert fram till att jorden var magnetisk och att det var därför kompassen alltid pekade åt norr. William Gilbert publicerade sina resultat i De Magnete år 1600, vilket var början på elektromagnetismens historia.
Nästa större framsteg gjordes inte förrän år 1752, då Benjamin Franklin upptäckte att åskan var strömförande (leder ström). Franklin hade en teori om åskväder och blixtar. Han påstod att blixtar i själva verket var ren elektricitet. För att bevisa denna teori började han att experimentera och Franklin kom fram till att det fanns en positiv och en negativ typ av elektrisk kraft. Med andra ord består elektricitet av två sorters laddningar – positiv och negativ. Dessa upptäckter var ett stort framsteg inom elektromagnetismen. Trots detta var det Franklins drakexperiment som skulle göra honom känd över hela världen. Franklin testade nämligen teorin att blixtar består av ren elektricitet. För ett sådant test fäste Franklin en metallnyckel i ändan på linan till en drake som han skickade upp i luften under ett åskväder. När blixten slog ned i draken fungerade drakens lina som en åskledare, som förde ned blixten till nyckeln. Detta orsakade en stöt som träffade Franklins hand. Därmed hade Franklin bekräftat teorin att blixtar var ren elektricitet. Han hade dessutom, helt omedvetet, skapat den första åskledaren.
Trots Franklins upptäckt kretsade tankar kring en teori om en så kallad ”animalisk” typ av elektricitet. Någon som fick upp intresset för detta var Luigi Galvani. Galvani utförde diverse experiment med muskler och nerver och registrerade hur de påverkades av elektricitet. Under dessa experiment använde Galvani grodlår vars inre nerv hade gjorts åtkomlig. När grodlåren var jordade och utsattes för elektriska impulser orsakade dessa muskelsammandragningar. Av observationerna drog Galvani slutsatsen att det faktiskt existerade en slags ”animalisk” elektricitet. När Galvani senare publicerade sin upptäckt i De viribus electricitatis in motu musculari commentarius år 1791 förklarade han att urladdningen sker när muskeln och nerven kommer i kontakt med metall. Den förklaringen skulle dock inte gälla länge då Alessandro Volta nio år senare uppfinner det första batteriet.
Charles-Augustin de Coulomb är mest känd för en uppsats om elektricitet och magnetism som publicerades år 1785. I Premier Mémoire sur l’Electricité et le Magnétisme förklarar Coulomb hur två föremål som elektrifieras med samma mängd elektricitet dras mot varandra. Fyra år senare publicerades ännu en av Coulombs uppsatser. Denna uppsats publicerades under namnet Septième Mémoire och förklarade hur lagarna kring attraktion och repulsion fungerar för en elektrisk laddning och för magnetiska poler. Coulomb fann dock inget samband mellan de två, utan ansåg att repulsion och attraktion mellan de båda berodde på att de bestod av helt olika ”vätskor”.
thumb|300x250px|Voltas stapel, även kallad en galvanisk cell. Upptäckterna inom elektromagnetismen och intresset för ämnet ökade med tiden och år 1800 uppfinner Alessandro Volta den så kallade "Voltas stapel". Uppfinningen bestod av "element" som bestod av skivor av zink och koppar. Mellan dessa plattor hade placerats en filt som var indränkt med svavelsyra. Detta är den enklaste typen av ett batteri och det genererade en spänning på 1 volt. Zinkplattan i batteriet fungerar som en negativ pol och kopparplattan som en positiv pol. Uppfinningen kunde skapa ett konstant elektriskt flöde och genom seriekoppling av ytterligare element, genererades en högre spänning. På grund av den uppfinningen döptes den SI-enhet som vi idag använder för spänning efter Volta, nämligen volt.
År 1820 skrev Hans Christian Ørsted en uppsats som handlade om identifikation av kemiska och elektriska krafter. I denna publicering utvecklade han sina idéer om hur elektricitet, magnetism och galvaniska element var relaterade till varandra. Ørsteds idéer grundades av Alessandro Voltas arbete bakom skapandet av den galvaniska cellen. Genom en slump upptäckte Ørsted att en ström skapar ett elektromagnetiskt fält. När Ørsted en dag förberedde sig för en föreläsning, upptäckte han att en kompass som var placerad bredvid en strömförande sladd hade kompassnålen riktad vinkelrätt mot sladdens riktning. I och med denna upptäckt kom han fram till en teori om att en ström skapar ett elektromagnetiskt fält kring ledaren. Resultaten ledde André-Marie Ampère till en generell regel för magnetfältets beroende av strömmen.
När Michael Faraday år 1821 uppfann en motor som omvandlade elektromagnetisk energi till mekanisk energi, hade elektromagnetism blivit ett centralt område inom vetenskapen. Motorn var inte tillräckligt effektiv för att användas till tunga arbetsuppgifter, utan förekom på uppvisningar för andra vetenskapsmän. Motorn bestod av två permanenta magneter som befann sig i två olika bägare. Den högra bägaren var fylld med kvicksilver och hade en fritt rörlig järnledare placerad ovanför sig. Den andra bägaren var även den fylld med kvicksilver, men denna bägare var fäst med ett snöre, vilket tillät bägaren att röra sig. Även denna bägare hade en järnledare ovanför sig, en ledare som var fastspänd. Den vänstra bägaren och den högra järnledaren var med andra ord fria att röra sig. När Faraday kopplade in en strömkälla till ledarnas ändar i bottnarna av de båda bägarna, genererades elektricitet i kvicksilvret vilket slöt kretsen. I och med detta började antingen magneten i den vänstra bägaren eller järnledaren ovanför den högra bägaren att cirkulera.
Nästa stora upptäckt för elektromagnetismen kom år 1839. Faraday, genom utförandet av diverse experiment, försökte reda ut elektricitetens fundamentala egenskap. Då man tidigare påstått att det existerade olika typer av elektricitet – statisk elektricitet och "animalisk” elektricitet, kom Faraday till slutsatsen att det endast fanns en sorts elektricitet. Han påstod att det enda som skiljde dem åt var strömstyrkan och voltantalet. Faraday tog nästa steg på vägen som Ørsted påbörjat med teorin om att det endast existerar en sorts elektricitet.
En av de viktigaste publiceringarna för elektromagnetismens utveckling är James Clerk Maxwells ekvationer för elektromagnetism. Ekvationerna består av fyra partiella differentialekvationer och beskriver elektriska och magnetiska fält. De relaterar de elektriska och magnetiska fälten till deras källor, laddningstäthet och strömtäthet. Laddningstätheten är mängden elektrisk laddning som verkar på en viss yta eller inom ett visst område och mäts i coulomb per meter (). Strömtätheten är mängden ström genom en viss area inom en viss del av en sluten krets. och mäts i ampere per kvadratmeter (). Det var med dessa ekvationer som Maxwell kunde visa att ljus var ekvivalent med en elektromagnetisk våg.
År 1879 kom en uppfinning som idag är välkänd, glödlampan. Redan under början av 1800-talet hade man börjat experimentera med olika typer av lampor. Under 1800-talet utvecklades glödlampan till vad den är idag. Den största bristen hos en dåtida glödlampa var dess livslängd, då den endast hade en brinntid på 40 timmar. Thomas Edison hade under lång tid prövat olika typer av glödtrådar för att öka livslängden. Till slut bestämde han sig för att gå tillbaka till koltrådar. Detta var nyckeln till att öka glödlampans livslängd från 40 timmar till 1 500 timmar. Det var dock inte förrän år 1910 som William David Coolidge, en annan vetenskapsman, uppfann den volframtråd som används idag.