Электродинамика – наука, о свойствах и закономерностях поведения особого вида материи – электромагнитного поля, посредством которого осуществляется взаимодействие между электрическими зарядами и токами.
Первоначально электрические и магнитные явления изучались независимо друг от друга. Процесс формирования единого учения об электромагнетизме начался с открытия Г.Х. Эрстеда. Им было обнаружено (1820) действие электрического тока на магнитную стрелку – отклонение магнитной стрелки вблизи проводника с током. Последующие исследования ряда ученых (Ампер, Фарадей и др.) привело к созданию теории электромагнитного поля Максвеллом.
Понятие поля для описания электромагнитных явлений было введено английским физиком Майклом Фарадеем, которому принадлежит открытие явления электромагнитной индукции. Сущность явления электромагнитной индукции состоит в том, что переменное магнитное поле всегда порождает в окружающем пространстве электрическое поле с замкнутыми силовыми линиями (вихревое электрическое поле). На этом явлении основана работа электродвигателей и генераторов электрического тока.
Помимо открытия явления электромагнитной индукции (1831) следует отнести к достижениям Фарадея следующие: открытие законов электролиза (1834), обнаружение поляризации диэлектриков и введение понятия диэлектрической проницаемости (1837), экспериментальное доказательство закона сохранения электрического заряда (1843), открытие диамагнетизма и обнаружение явления вращения плоскости поляризации света в веществе, помещенном в магнитное поле (1845), открытие парамагнетизма (1847) и др.
Математическая теория электромагнитного поля была позднее развита английским физиком Джемсом Клерком Максвеллом (1831–1897). Все основные проявления электромагнитного поля он выражает с помощью систем из двадцати уравнений (впоследствии О. Хевисайдом и Г. Герцем система уравнений Максвелла приводится к более простому виду, который используется в наши дни). Из этих уравнений вытекает: 1) связь переменного магнитного поля с порождаемым им электрическим полем, а переменного электрического плоя – с порождаемым им магнитным, т.е. электрическое и магнитное поля неразрывно связаны друг с и образуют единое электромагнитное поле; 2) существование электромагнитных волн, которые распространяются в вакууме со скоростью совпадающей со скоростью распространения света; 3) поперечность электромагнитных волн. Электромагнитное поле в каждой точке характеризуется напряженностью электрического и магнитного полей. Напряженность электрического и магнитного полей – величины векторные (вектор напряженности магнитного поля является псевдовектором подобно вектору угловой скорости; такие векторы не меняют своего направления при операции пространственной инверсии, отражения в точке), так как характеризуются не только величиной, но и направлением. Векторы напряженности полей взаимно перпендикулярны и перпендикулярны к направлению распространения.
Вывод Максвелла о том, что скорость распространения электромагнитных волн совпадает со скоростью распространения света, приводит к созданию электромагнитной теории света, согласно которой свет представляет собой частный случай электромагнитных волн в диапазоне от 380 до 770 нм. Экспериментально электромагнитные волны были обнаружены немецким физиком Генрихом Рудольфом Герцем (1857–1894).