这两种现象共同构成了电磁学的基础

一个简单的电磁铁展示了电和磁是如何连接的。

电和磁是与电磁力相关的独立但又相互关联的现象。它们共同构成了电磁学这一重要物理学科的基础。电场可以没有磁场，反之亦然。但是，移动的电荷总是有一个相关的磁场，而永磁体有一个没有电流的磁场。

要点：电和磁

电和磁是由电磁力产生的两种相关现象。它们一起形成电磁。
移动的电荷会产生磁场。
磁场感应电荷运动，产生电流。
在电磁波中，电场和磁场相互垂直。

除了重力引起的行为外，日常生活中几乎所有的事件都源于电磁力。它负责原子之间的相互作用以及物质和能量之间的流动。其他基本力是弱核力和强核力，它们控制着放射性衰变和原子核的形成。

由于电和磁非常重要，因此最好先基本了解它们是什么以及它们的工作原理。

电力的基本原理

电是与静止或移动电荷相关的现象。电荷的来源可以是基本粒子、电子（带负电荷）、质子（带正电荷）、离子或任何具有正负电荷不平衡的较大物体。正电荷和负电荷相互吸引（例如，质子被电子吸引），而同种电荷相互排斥（例如，质子排斥其他质子，电子排斥其他电子）。

电的常见例子包括闪电、来自插座或电池的电流以及静电。常用的SI电单位包括表示电流的安培 (A)、表示电荷的库仑 (C)、表示电位差的伏特 (V)、表示电阻的欧姆 (Ω) 和表示功率的瓦特 (W)。静止点电荷具有电场，但如果电荷处于运动状态，它也会产生磁场。

磁性的基本原理

磁性被定义为移动电荷产生的物理现象。此外，磁场可以诱导带电粒子移动，从而产生电流。电磁波（例如光）既有电分量也有磁分量。波的两个分量沿相同方向传播，但彼此成直角（90 度）。

与电一样，磁力在物体之间产生吸引力和排斥力。虽然电是基于正电荷和负电荷，但还没有已知的磁单极子。任何磁性粒子或物体都有“北极”和“南”极，其方向基于地球磁场的方向。就像磁铁的两极相互排斥（例如，北方排斥北方），而相反的两极相互吸引（南北相吸）。

磁性的常见例子包括罗盘针对地球磁场的反应、条形磁铁的吸引和排斥，以及电磁铁周围的磁场。然而，每一个移动的电荷都有一个磁场，所以原子的轨道电子产生一个磁场；有与电源线相关的磁场；硬盘和扬声器依靠磁场发挥作用。磁性的主要 SI 单位包括磁通密度的特斯拉 (T)、磁通量的韦伯 (Wb)、磁场强度的安培每米 (A/m) 和电感的亨利 (H)。

电磁学基本原理

电磁学这个词来自希腊作品elektron的组合，意思是“琥珀”和magnetis lithos，意思是“镁石”，这是一种磁性铁矿石。古希腊人熟悉电和磁，但认为它们是两种不同的现象。

直到詹姆斯·克拉克·麦克斯韦 (James Clerk Maxwell) 于 1873 年发表了《电磁论》(A Treatise on Electricity and Magnetism)之前，这种被称为电磁学的关系才得到描述。麦克斯韦的著作包括 20 个著名的方程，这些方程后来被压缩为四个偏微分方程。方程式所代表的基本概念如下：

同性电荷相斥，异性电荷相吸。吸引力或排斥力与它们之间的距离的平方成反比。
磁极总是以南北对的形式存在。同极相斥，异相相吸。
导线中的电流会在导线周围产生磁场。磁场的方向（顺时针或逆时针）取决于电流的方向。这就是“右手定则”，如果您的拇指指向当前方向，磁场的方向将遵循您右手手指的方向。
将一圈导线移向或远离磁场会在导线中感应出电流。电流的方向取决于运动的方向。

麦克斯韦的理论与牛顿力学相矛盾，但实验证明了麦克斯韦方程组。这个矛盾最终被爱因斯坦的狭义相对论解决了。

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