Elektromagnetism
Elektromagnetism on füüsika haru, mis uurib elektri- ja magnetnähtusi ja nendevahelisi seoseid.
All vasakul: matemaatilise magnetdipooli magnetväli, mis oletamisi koosneb eraldiseisvast põhja- ja lõunapoolusest (monopoolusest), paremal: reaalse magneti magnetväli (m on magnetmoment)
Elektromagnetiline vastastikmõju on üks neljast fundamentaalsest vastastikmõjust.
Esialgu peeti elektrit ja magnetismi eri nähtusteks. Niisugune käsitlus muutus pärast seda, kui James Clerk Maxwell avaldas 1873 "Uurimuse elektrist ja magnetismist". See teos pani aluse klassikalisele elektromagnetismile. Selle uurimuse kohaselt põhjustab positiivsete ja negatiivsete laengute omavahelisi mõjusid üks ja sama jõud. Maxwelli uurimusel on neli peamist järeldust, mis kõik on katseliselt hästi tõendatud:
- Elektrilaengud tõmbuvad üksteise suunas või tõukuvad üksteisest jõuga, mis on pöördvõrdeline nendevahelise kauguse ruuduga. Erinimelised laengud tõmbuvad ja samanimelised tõukuvad.
- Magnetpoolused tõmbuvad üksteisega või tõukuvad üksteisest samal moel kui laengud ning nad esinevad alati paaris: igale magnetilisele põhjapoolusele vastab lõunapoolus ja vastupidi.
- Juhtmes olev elektrivool loob enda ümber magnetvälja. Selle suund (päripäeva või vastupäeva) sõltub voolusuunast juhtmes.
- Vooluringis tekib elektrivool, kui see liigub magnetvälja suhtes või kui magnet liigub vooluringi suhtes. Selle suund sõltub vooluringi ja magneti omavahelise liikumise suunast.
Maxwelli võrrandite kohaselt kutsub muutuv magnetväli esile muutuva elektrivälja. Muutuv elektriväli omakorda tekitab muutuva magnetvälja. Elektri- ja magnetvälja vastastikmõju tulemuseks on ruumis valguse kiirusega leviv elektromagnetlaine.
Elektrilaengute liikumisest (elektrivoolust) põhjustatud magnetvälja võib seletada laengutevaheliste elektrostaatiliste jõudude mõjuga. Laetud elementaarosakesed, millel on sisemine impulsimoment ehk spinn, omavad ka magnetmomenti, millele tugineb ferromagnetism.
Elektromagnetismi teoreetilised järeldused viisid erirelatiivsusteooria väljatöötamiseni Albert Einsteini poolt 1905. aastal. Relatiivsusteooria näitab selgesti, et kui magnetväli hakkab liikuma, siis muundub ta väljaks, mille elektriline komponent erineb nullist, ja vastupidi: kui elektriväli hakkab liikuma, siis muundub ta väljaks, mille magnetiline komponent erineb nullist. Sellepärast kasutataksegi mõistet "elektrimagnetväli".
Elektromagnetismis kasutatakse järgmisi mõõtühikuid: elektrilaengu mõõtühik kulon, induktiivsuse mõõtühik henri, juhtivuse mõõtühik siimens, magnetilise induktsiooni mõõtühik tesla, magnetvoo mõõtühik veeber, mahtuvuse mõõtühik farad, pinge mõõtühik volt, takistuse mõõtühik oom, voolutugevuse mõõtühik amper ja võimsuse mõõtühik vatt. Kõik need mõõtühikud on nime saanud teadlaste järgi.