ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของ Einstein อธิบายว่าสนามแม่เหล็กเป็นผลพลอยได้จากแรงไฟฟ้า ดังนั้นแรงทั้งสองนี้จึงถือได้ว่าเป็นปัจจัยพื้นฐานที่แตกต่างกันซึ่งนักฟิสิกส์เรียกว่าแม่เหล็กไฟฟ้า ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าอธิบายชุดของการเรียกร้องทางวิทยาศาสตร์ที่เชื่อมต่อระหว่างกันที่ใช้ในการตอบคำถามเกี่ยวกับกำลังนี้
นักฟิสิกส์ใช้ฟิลด์เป็น abstractions เพื่ออธิบายว่าระบบมีผลต่อสภาพแวดล้อมอย่างไร สนามไฟฟ้าของวัตถุที่มีประจุแสดงถึงแรงที่มันกระทำกับอนุภาคที่มีประจุ สนามนั้นแข็งแกร่งใกล้กับวัตถุมากขึ้นเนื่องจากแรงไฟฟ้าสถิตลดลงเมื่อระยะห่างระหว่างประจุทั้งสองเพิ่มขึ้น สนามแม่เหล็กถูกกำหนดในทำนองเดียวกันยกเว้นพวกเขาอธิบายแรงที่กระทำกับอนุภาคที่มีประจุเคลื่อนไหว
แนวคิดพื้นฐานที่สุดในทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าคือ“ สนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงสร้างสนามแม่เหล็ก” และ“ สนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนไปสร้างสนามแม่เหล็ก” หลักการเหล่านี้ถูกกำหนดปริมาณโดยสมการของแมกซ์เวลล์ซึ่งมีชื่อว่า James Clerk Maxwell นักฟิสิกส์และนักคณิตศาสตร์ การทำงานในศตวรรษที่ 19 สร้างวินัยโดยการปฏิวัติวิธีที่นักฟิสิกส์คิดเกี่ยวกับแสง สมการของแมกซ์เวลล์สร้างความสัมพันธ์ที่รู้จักกันมาก่อน - กฎของคูลอมบ์และกฎหมาย Biot-Savart - เป็นภาษาของสาขา
อนุภาคที่มีประจุจะสร้างสนามแม่เหล็กเมื่อมันเคลื่อนที่ แต่สนามแม่เหล็กนั้นตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของอนุภาค ยิ่งไปกว่านั้นเอฟเฟกต์สนามแม่เหล็กนี้มีประจุที่เคลื่อนที่เป็นวินาทีตั้งฉากกับทั้งสนามแม่เหล็กและการเคลื่อนที่ของประจุที่สอง ข้อเท็จจริงทั้งสองนี้ทำให้เกิดปัญหาขั้นพื้นฐานในการดึงดูดของแม่เหล็กไฟฟ้าที่ต้องใช้เหตุผลที่ซับซ้อนและสามมิติ ในอดีตการพัฒนาของเวกเตอร์ในคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์เป็นหนี้มากความคืบหน้าในการทำงานของนักฟิสิกส์ที่พยายามนามธรรมและลดความซับซ้อนของการใช้ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า
ในศตวรรษที่ 19 ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าได้เปลี่ยนวิธีการที่นักฟิสิกส์เข้าใจแสง นิวตันได้อธิบายแสงในแง่ของอนุภาคที่เรียกว่า corpuscles แต่ Maxwell อ้างว่าเป็นการรวมตัวกันของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่ผลักกันและกันผ่านอวกาศ ตามความคิดนี้แสงที่มองเห็นรังสีเอกซ์เรดาร์และปรากฏการณ์อื่น ๆ อีกมากมายล้วนมีความคล้ายคลึงกันโดยเนื้อแท้แต่ละครั้งการรวมกันของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่แตกต่างกันที่ความถี่แตกต่างกัน นักวิทยาศาสตร์เรียกคลื่นความต่อเนื่องของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ความสำเร็จของทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้านำไปสู่การล่มสลายของฟิสิกส์นิวตันที่เหลือในศตวรรษที่ 20 ไอน์สไตน์ตระหนักว่าทฤษฎีของแมกซ์เวลล์ต้องการพื้นที่และเวลาในการพึ่งพาซึ่งกันและกันและพิกัดที่แตกต่างกันของอวกาศสี่มิติ ยิ่งไปกว่านั้นทฤษฎีสัมพัทธภาพของ Einstein แสดงให้เห็นว่าอวกาศนั้นโค้งและเวลาที่วัดได้โดยผู้สังเกตการณ์หนึ่งคนนั้นแตกต่างจากที่อื่น ๆ การค้นพบเหล่านี้ล้วนขัดกับทฤษฎีการเคลื่อนที่ของนิวตัน ดังนั้นการศึกษาเกี่ยวกับแม่เหล็กไฟฟ้าจึงมีการเปลี่ยนแปลงทั้งทางตรงและทางอ้อมว่านักฟิสิกส์เข้าใจกระแสไฟฟ้า, แม่เหล็ก, แสง, อวกาศ, เวลาและแรงโน้มถ่วงอย่างไร
