Електромагнетизъм

Електромагнитното взаимодействие се проявява между частиците, имащи електрически заряд, както и между електрически неутралните съставни частици, части от които притежават заряд. Например, неутронът е електрически неутрална частица, но в състава му влизат заредени кварки и затова той участва в електромагнитни взаимодействия (в частност, притежава ненулев магнитен момент).

От фундаменталните частици в електромагнитни взаимодействия участват кварките, електроните, мюоните и тау-частиците, както и заредените калибровъчни {\displaystyle W^{\pm }} бозони. От гледна точка на Квантовата теория на полето електромагнитното взаимодействие се пренася от безмасовия бозон – фотона.

Електромагнитното взаимодействие се отличава от слабото и силното взаимодействие със своето далечно действие – силата на взаимодействие между два заряда спада пропорционално на квадрата на разстоянието (виж Закон на Кулон), но слабото и силното взаимодействие практически изчезват при разстояния съответно 10-18 m и 10-15 m.

Гравитационното взаимодействие също отслабва пропорционално на квадрата на разстоянието, но електромагнитното взаимодействие на заредените частици е много по-силно от гравитационното. Причината, поради която електромагнитното взаимодействие не се проявява с голяма сила в космически мащаби е, че материята има електрическа неутралност, тоест във всяка област на Вселената с висока степен на точност присъстват равни количества положителни и отрицателни заряди.

Силовото поле на електромагнитното взаимодействие – електромагнитното поле – често се разглежда за удобство като съставено от две отделни полета: електрично и магнитно. Около всяка електрически заредена частица съществува ненулево електрично поле, което поражда електрични сили; тези сили са в основата на статичното електричество и пораждат движението на електрични заряди (електричен ток) по проводници. Магнитното поле, от друга страна, се причинява от движението на електрични заряди и поражда магнитни сили, които в магнитостатиката свързваме с магнитите.

Поради взаимосвързаността на електричното и магнитно полета е логично да ги разглеждаме като един-единствен обект – електромагнитното поле. Това обединяване, завършено от Джеймс Клерк Максуел, е едно от триумфалните постижения на физиката през 19 век. То има последствия с голямо значение, едно от които е изясняването на природата на светлината: както се оказва, тя всъщност представлява разпространяващо се електромагнитно излъчване или електромагнитна вълна. Различните честоти на трептене на вълната съответстват на различните части на електромагнитния спектър – от радиовълните с ниски честота, през видимата светлина със средни честоти, до гама-лъчите с високи честоти.