הכירו את חלוצי האלקטרומגנטיות

אלקטרומגנטיות הוא תחום בפיזיקה שכולל חקר הכוח האלקטרומגנטי, סוג של אינטראקציה גופנית שמתרחשת בין לבין טעון חשמלי חלקיקים. הכוח האלקטרומגנטי בדרך כלל מייצר שדות אלקטרומגנטיים, כמו שדות חשמליים, שדות מגנטיים ואור. הכוח האלקטרומגנטי הוא אחד מארבע האינטראקציות הבסיסיות (המכונות בדרך כלל כוחות) בטבע. שלושת האינטראקציות הבסיסיות האחרות הן האינטראקציה החזקה, האינטראקציה החלשה והגרביטציה.

עד 1820, המגנטיות היחידה הידועה הייתה של מגנטים מברזל ושל "אבני לוד". מגנטים טבעיים מעפרות עשירות ברזל. האמינו כי פנים כדור הארץ היה ממוגנט באותה צורה, ומדענים תמהו מאוד כשגילו זאת כיוון מחט המצפן בכל מקום השתנה לאט, עשור אחר עשור, מה שמרמז על וריאציה איטית של המגנטיות של כדור הארץ שדה.

כיצד יכול מגנט ברזל לייצר שינויים כאלה? אדמונד האלי (של תהילת שביט) הציע בצורה גאונית כי כדור הארץ מכיל מספר קליפות כדוריות, אחת בתוך השנייה, כל אחת ממוגנטת אחרת, כל אחת מסתובבת באטיות ביחס לאחרות.

האנס כריסטיאן אורסטד היה פרופסור למדע באוניברסיטת קופנהגן. בשנת 1820 קבע בביתו הפגנת מדע לחברים וסטודנטים. הוא תכנן להפגין את חימום התיל באמצעות זרם חשמלי, וגם לבצע הפגנות של מגנטיות, שעבורן סיפק מחט מצפן המותקנת על מעמד עץ.

במהלך ביצוע ההפגנה החשמלית שלו, ציין אורסטד להפתעתו שבכל פעם שה- זרם חשמלי הופעל, מחט המצפן זזה. הוא שתק וסיים את ההפגנות, אך בחודשים שלאחר מכן עבד קשה בניסיון להיות הגיוני מהתופעה החדשה.

עם זאת, אורסטד לא יכול היה להסביר מדוע. המחט לא נמשכה לחוט ולא הודחה ממנה. במקום זאת, הוא נטה לעמוד בזווית ישרה. בסופו של דבר הוא פרסם את ממצאיו ללא כל הסבר.

אנדרה מארי אמפר בצרפת הרגיש שאם זרם בחוט מפעיל כוח מגנטי על מצפן מחט, שני חוטים כאלה צריכים גם הם לתקשר בצורה מגנטית. בסדרת ניסויים גאוניים, אנדרה מארי אמפר הראתה כי אינטראקציה זו הייתה פשוטה ויסודית: זרמים מקבילים (ישרים) מושכים, זרמים אנטי-מקבילים דוחים. הכוח בין שני זרמים ארוכים מקבילים ישר היה ביחס הפוך למרחק ביניהם ויחס לעוצמת הזרם הזורם בכל אחד מהם.

קיימים אפוא שני סוגים של כוחות הקשורים לחשמל - חשמליים ומגנטיים. בשנת 1864, ג'יימס קלקר מקסוול הדגימה חיבור עדין בין שני סוגי הכוח, המערב באופן בלתי צפוי את מהירות האור. מהקשר הזה צץ הרעיון שאור הוא תופעה חשמלית, גילוי גלי רדיו, תורת היחסות והרבה מאוד פיזיקה של ימינו.