Elektromágneses erő:
Elektromágneses erőnek nevezik az elektromágneses mezőnek az elektromos töltésű részecskékre gyakorolt hatását. Ez a fajta erő a természet négy alap-erőinek egyike. A másik három 1) az atommagot összetartó erős nukleáris erő, 2) a radioaktív bomlás bizonyos fajtáiért (Béta-bomlás) felelős gyenge nukleáris erő 3) a tömegvonzási (gravitációs) erő. A fizikai testek közötti minden kölcsönhatás (erő) végsősoron e négy alapvető erők következménye, mégis a hétköznapi életünkben a gravitációtól eltekintve, gyakorlatilag minden jelenségért az elektromágneses erő felelős. Durva megközelítésben, az atomok közötti kölcsönhatásokban, minden erő az atom belsejében lévő elektromos töltésű protonokra és elektronokra ható elektromágneses erőre vezethető vissza. Például, mikor húzunk, vagy nyomunk valami tárgyat, az általunk kifejtett erő a testünk és a tárgy egyes molekulái közötti kölcsönhatás eredménye, sőt, az elektronok keringéséből adódó kölcsönhatásokon keresztül minden kémiai folyamat is ez erőkön keresztül zajlik le.
Elektromágneses sugárzás:
Mindezeken felül, a fény- és rádióhullámok nem mások, mint az elektrománeses mező megháborításának mozgása, amit elektromágneses hullámoknak hívunk. Tehát minden optikai, vagy rádió-frekvenciás jelenség ténylegesen elektromágneses természetű.
Az elektromágneses elmélet eredete:
William Gilbert 17. századi tudós az 1600-ban kiadott De Magnete című könyvében leírta, hogy bár mind elektromosság, mind mágnesesség képes tárgyakra vonzó-, vagy taszító hatást kifejteni, mégis meglehetősen különböző jelenségek. Tengerészek megfigyelték, hogy a villámcsapás mozgatni tudja az iránytűt, de a villám és elektromosság közötti kapcsolatot csak Benjamin Franklin 1752-ben tett kísérlete fedezte fel, amikor is viharos időben sárkányt eresztett fel, és töltést vezettett le a sárkány zsinegjén. A mesterséges villanyáram és mágnesesség kapcsolatát először Gian Domenico Romagnosi fedezte fel 1802-ben, mikoris észrevette, hogy egy Volta-elemre kapcsolt vezeték a közelben lévő iránytűt elfordítja, mégis ez a jelenség nem vált köztudottá, míg Hans Christian Ørsted 1820-ban egy hasonló kisérletet végzett el. Ez utóbbi megfigyelés alapján André-Marie Ampère formálta meg azóta híressé vált elektromágnesesség elméletét, mely a későbbi kísérleteknek matematikai alapot adott.
Egy sor különböző fizikus által a 19. század során kifejlesztett és James Clerk Maxwell által egységes elméletté formált elmélet az, amit ma klasszikus elektromágnesesség néven ismerünk. Maxwell fedezte fel a fény elektromágneses természetét. Míg az elektromágneses mezőt az úgynevezett Maxwell-egyenletek, addig az elektromágneses erőket a Lorentz-törvény írja le.
A klasszikus elektromágnesesség egyik különlegessége az, hogy nehéz a klasszikus mechanikával egyeztetni, de a speciális relativitáselmélettel összhangban áll. Maxwell egyenletei szerint a fény sebessége egy általános állandó, mely csupán a vákuum dielektromos állandójától és mágneses permeabilitástól függ. Az, hogy a fénysebesség minden rendszerben állandó, ellentmondásban van a klasszikus mechanikában elfogadott sebességösszeadással. A klasszikus mechanika és a Maxwell-elmélet megbékítésének egyik módja egy olyan közeg feltételezése, mely a fény közvetítő közege, az úgynevezett éteré, de kisérletek nem igazolták ez éter létezését. 1905-ben Albert Einstein a problémát a speciális relativitáselméletének felállításával oldotta meg, mely a klasszikus kinematika helyett a klasszikus elektromágnesességgel összeegyeztethető új kinematikai elméletet állít fel.
Érdekes módon, Einstein ugyanabban az évben kiadott korábbi művében aláásta a klasszikus elektromágnesesség alapját. A fotoelektromos hatás elmélete lerögzítette, hogy a fény nem csak hullámként, hanem diszkrét részecske-szerű minőségben is létezhet, melyet azóta fotonként ismerünk. Einstein fotoelektromos hatás elmélete jelentősen kiterjesztette Max Planck által 1900-ban bemutatott ibolyántúli katasztrófa megoldásában jelenkezett bepillantást. Munkájában Planck megmutatta, hogy forró tárgyak elektromágneses sugárzást különálló csomagokban bocsájtják ki, így a feketetest-sugárzást összenergia kibocsájtása véges. Einstein és Planck elmélete egyaránt ellentmondanak az addigi általános szemléletnek, mely a fényt folytonos hullámnak tekintette, és nagyban hozzájárultak a kvantummechanika 1925-ben való kialakulásához, mely azután egyfajta kvantumelméletet követelt elektromágnesességnek. 1940-ben fejezték be a ma kvantumelektrodinamikanak (QED) nevezett elméletet, melyet a fizika legpontosabb elméletének tekintenek. A standard modellt egyesítette a gyenge kölcsönhatással.
