Einstein'ın özel görelilik teorisi, manyetizmayı elektrik gücünün yan ürünü olarak tanımlar. Bu nedenle, bu iki kuvvet, fizikçilerin elektromanyetizma dediği daha temel bir gücün farklı yönleri olarak düşünülebilir. Elektromanyetik teori, bu güçle ilgili soruları cevaplamak için kullanılan birbirine bağlı bilimsel taleplerin bir koleksiyonunu açıklar.
Fizikçiler, bir sistemin çevresini nasıl etkilediğini açıklamak için alanları soyutlamalar olarak kullanır. Bir yüklü nesnenin elektrik alanı, bir yüklü parçacık üzerinde uygulayacağı kuvveti temsil eder. Alan nesneye daha yakındır çünkü iki şarj arasındaki mesafe arttıkça elektrostatik kuvvet azalır. Manyetik alanlar da benzer şekilde tanımlanmıştır, ancak hareketli bir yüklü parçacık üzerine uygulanan kuvveti tarif etmeleri dışında.
Elektromanyetik teorideki en temel fikirler “değişen bir elektrik alanı manyetik alan üretir” ve “değişen bir manyetik alan manyetik alan oluşturur” dır. Bu ilkeler, Maxwell'in İskoç fizikçisi ve matematikçi James Clerk Maxwell için adlandırılan Maxwell denklemleriyle belirlenir. 19. yüzyıldaki çalışma, fizikçilerin ışıktan nasıl gebe kaldığını devrim yaparak disiplini oluşturdu. Maxwell denklemleri daha önce bilinen ilişkileri - Coulomb yasası ve Biot-Savart yasası - alanların diline çevirdi.
Yüklü bir parçacık hareket ettikçe manyetik bir alan oluşturur, ancak manyetik alan parçacığın hareketine diktir. Ayrıca, bu manyetik alanın ikinci bir hareketli yük üzerindeki etkisi hem alana hem de ikinci yükün hareketine diktir. Bu iki gerçek, elektromanyetizmadaki temel sorunlara bile karmaşık, üç boyutlu bir akıl yürütme gerektiriyor. Tarihsel olarak, matematik ve fen bilimlerindeki vektörlerin gelişimi, ilerlemesinin çoğunu, elektromanyetik teori kullanımını soyutlamaya ve basitleştirmeye çalışan fizikçilerin çalışmalarına borçludur.
19. yüzyılda, elektromanyetik teori fizikçilerin ışığı nasıl anladığını değiştirdi. Newton, ışığı corpuscles adı verilen parçacıklar olarak tanımlamıştı, ancak Maxwell, birbirini uzayda iterek elektrik ve manyetik alanların tezahürü olduğunu iddia etti. Bu görüşe göre, görünür ışık, X ışınları, radar ve diğer birçok fenomen, her biri farklı bir frekansta değişen elektrik ve manyetik alanların bir kombinasyonu olarak birbirine benzer. Bilim adamları bu tür dalgaların sürekliliğini elektromanyetik spektrum olarak adlandırıyorlar.
Elektromanyetik teorinin başarısı, 20. yüzyılda Newton fiziğinin geri kalanının çökmesine yol açtı. Einstein, Maxwell'in teorisinin, dört boyutlu bir uzay-zamanın birbirine bağımlı, farklı koordinatlarını almak için boşluk ve zaman gerektirdiğini fark etti. Dahası, Einstein'ın görelilik teorisi, alanın kavisli olduğunu ve bir gözlemci tarafından ölçülen zamanın geçişinin bir başkası tarafından ölçülenlerden farklı olduğunu gösterdi. Bu keşiflerin tümü Newton'un hareket teorisi ile tamamen uyumsuzdu. Bu nedenle, elektromanyetizma çalışması doğrudan veya dolaylı olarak fizikçilerin elektriği, manyetizmayı, ışığı, mekanı, zamanı ve yerçekimini anlama şeklini değiştirdi.
