Elektromagnetisme is een gebied van de natuurkunde dat de studie van de elektromagnetische kracht omvat, een soort fysieke interactie die plaatsvindt tussen elektrisch opgeladen deeltjes. De elektromagnetische kracht produceert meestal elektromagnetische velden, zoals elektrische velden, magnetische velden en licht. De elektromagnetische kracht is een van de vier fundamentele interacties (gewoonlijk krachten genoemd) in de natuur. De andere drie fundamentele interacties zijn de sterke interactie, de zwakke interactie en de zwaartekracht.
Tot 1820 was het enige bekende magnetisme dat van ijzeren magneten en van "lodestones". natuurlijke magneten ijzerrijk erts. Er werd aangenomen dat de binnenkant van de aarde op dezelfde manier gemagnetiseerd was, en wetenschappers waren zeer verbaasd toen ze dat ontdekten de richting van de kompasnaald op elke plaats langzaam verschoven, decennium voor decennium, wat een langzame variatie van de magnetische aarde suggereert veld.
De theorieën van Edmond Halley
Hoe kan een ijzeren magneet zulke veranderingen veroorzaken? Edmond Halley (bekend van komeet) stelde ingenieus voor dat de aarde een aantal sferische schalen bevatte, de ene binnen de andere, elk verschillend gemagnetiseerd, elk langzaam roterend ten opzichte van de andere.
Hans Christian Oersted: experimenten met elektromagnetisme
Hans Christian Oersted was een professor in de wetenschap aan de universiteit van Kopenhagen. In 1820 organiseerde hij bij hem thuis een wetenschappelijke demonstratie voor vrienden en studenten. Hij was van plan om het opwarmen van een draad door een elektrische stroom te demonstreren, en ook om demonstraties van magnetisme uit te voeren, waarvoor hij een kompasnaald leverde die op een houten standaard was gemonteerd.
Tijdens zijn elektrische demonstratie merkte Oersted tot zijn verbazing op dat de elektrische stroom was ingeschakeld, de kompasnaald bewoog. Hij zweeg en voltooide de demonstraties, maar werkte in de daaropvolgende maanden hard om het nieuwe fenomeen te begrijpen.
Oersted kon echter niet uitleggen waarom. De naald werd niet aangetrokken door de draad en werd er niet van afgestoten. In plaats daarvan stond het in een rechte hoek. Uiteindelijk publiceerde hij zijn bevindingen zonder enige uitleg.
Andre Marie Ampere en elektromagnetisme
Andre Marie Ampere in Frankrijk voelde dat als een stroom in een draad een magnetische kracht uitoefende op een kompas naald, twee van dergelijke draden moeten ook magnetisch op elkaar inwerken. In een reeks ingenieuze experimenten liet Andre Marie Ampere zien dat deze interactie eenvoudig en fundamenteel was: parallelle (rechte) stromen trekken aan, antiparallelle stromen stoten af. De kracht tussen twee lange rechte parallelle stromen was omgekeerd evenredig met de afstand ertussen en evenredig met de intensiteit van de stroom die in elk stroomde.
Er waren dus twee soorten krachten die verband hielden met elektriciteit: elektrisch en magnetisch. In 1864, James Clerk Maxwell demonstreerde een subtiele verbinding tussen de twee soorten kracht, waarbij onverwacht de lichtsnelheid betrokken was. Uit deze verbinding ontstond het idee dat licht een elektrisch fenomeen was, de ontdekking van radiogolven, de relativiteitstheorie en veel hedendaagse fysica.