Электрические и магнитные явления были известны человечеству с древности. Было замечено, что существует два рода электричества. Впоследствии они стали называться положительным и отрицательным электричеством. Тела, способные притягивать металлические предметы, назывались магнитами.
Древние китайцы обнаружили способность магнита устанавливаться в направлении «Север – Юг». Они использовали это во время путешествий.
Во Франции в XIII веке было открыто существование двух полюсов магнита.
В 1600 году лечащий врач английской королевы Гильберт опубликовал трактат о Земле. Он предположил, что она представляет собой огромный магнит. Поэтому с помощью компаса можно определять направления.
В XVIII веке ученые установили, что разноименные заряды притягиваются, а одноименные – отталкиваются друг от друга.
В 1759 году английского ученого Р. Симмера осенила догадка: в обычном состоянии в любом теле содержится одинаковое количество разноименных зарядов. Они друг друга нейтрализуют. При электризации часть из них переходит с одного тела на другое.
В течение столетий электрические и магнитные явления считались независимыми друг от друга. В 1820 году датский физик Христиан Эрстед во время чтения публичной лекции обнаружил, что в момент включения тока в цепи магнитная стрелка резко отклоняется. Так было открыто, что электрический ток обладает магнитными свойствами, и тем самым была обнаружена связь электрических и магнитных явлений.
Под впечатлением этого открытия английский физик Майкл Фарадей (1791 – 1867) поставил перед собой цель: выяснить, а можно ли с помощью магнита вызвать электрический ток. Одиннадцать лет он шел к открытию явления, которое было названо явлением электромагнитной индукции.
Фарадей сделал еще одно великое открытие. Он предположил существование материального посредника между зарядами – электрического поля. Эта гипотеза означала совершенно иной принцип взаимодействия между телами ‒ принцип близкодействия. Тела не могут взаимодействовать между собой без материального посредника. С помощью понятия поля явление электромагнитной индукции можно сформулировать следующим образом.
Переменное магнитное поле порождает электрическое поле.
Если электрическая цепь в пространстве переменного магнитного поля является замкнутой, то в ней появляется электрический ток.
Электрическое и магнитное поле объединяются в единое электромагнитное поле.
Таким образом, в середине XIX века стали известны два вида материи – вещество и поле.
Великий соотечественник Фарадея Джеймс Максвелл был не только выдающимся физиком, но и блестящим математиком. В 1865 году он сумел написать систему уравнений, которая описывает все электрические и магнитные явления. Из теории Максвелла следовало существование электромагнитных волн, способных распространяться в пространстве. Максвелл сделал важнейший вывод о том, свет представляет собой электромагнитные волны в определенном диапазоне длин и частот. Таким образом, в середине XIX века была построена электромагнитная картина мира.
В 1897 году профессор Кембриджского университета Джозеф Томсон открыл первую элементарную частицу ‒ электрон. Оказалось, что она заряжена отрицательно и обладает элементарным электрическим зарядом. Иными словами, заряды других тел являются кратными заряду электрона.