نیروهای بنیادی
اندرکنش‌ها > اندرکنش الکترومغناطیس

مقالهٔ اصلی: الکترومغناطیس
نیروی الکترومغناطیسی نیرویی است که بین ذرات باردار الکتریکی اثر می‌کند. این پدیده شامل دو قسمت است:
نیروی الکتریسیته ساکن که در بین ذرات باردار ساکن وجود دارد.
نیرویی که حاصل اثر مرکب نیروهای الکتریسیته و مغناطیس بین ذرات باردار متحرک نسبت به یکدیگر است.
نیروی الکترومغناطیسی مانند گرانش محدوده اثر بینهایت دارد ولی بسیار وسیع‌تر؛ بنابراین در بسیاری از پدیده‌هایی که روزانه تجربه می‌کنیم می‌توان آن را یافت، مانند نفوذناپذیری مواد جامد، اصطکاک، رنگین کمان، آذرخش و نیز تمام ساخته‌های بشر که در آن‌ها از جریان الکتریکی استفاده می‌شود مانند تلویزیون، لیزر و رایانه. الکترومغناطیس به صورت بنیادی بسیاری از ویژگی‌های شیمیایی عناصر و هم چنین پیوندهای شیمیایی را در سطح کلان (ماکروسکوپیک) و سطح اتمی (میکروسکوپیک) تعیین می‌کند.
برای اینکه بتوان بهتر تصور کرد که قدرت نیروی الکتریکی چقدر است از مثال زیر استفاده می‌کنیم: در یک گالن آب (حدود ۴ لیتر)، تقریباً ۴۰۰۰ گرم آب وجود دارد، در این مقدار آب، مجموع بار الکتریکی الکترون‌های موجود به قرار زیر است:
حال اگر همین مقدار آب را در فاصلهٔ ۱ متری از ظرف آب مشابه قرار دهیم و اگر الکترون‌های موجود در آب بخواهند به یکدیگر نیرو وارد کنند این نیرو برابر خواهد بود با:
این نیرو از وزن کره زمین اگر قرار بود روی سطح کره دیگری مانند خودش قرار داشته باشد بیشتر است. همچنین هسته‌های (پروتون‌های) موجود در یکی از ظرف‌های آب هسته‌های (پروتون‌های) دیگری را نیز با همین نیرو می‌رانند؛ اما این نیروهای رانشی توسط نیروی ربایشی موجود بین هسته‌های یک ظرف و الکترون‌های ظرف دیگر و برعکس، بی‌اثر می‌شود؛ بنابراین نیروی خالص صفر خواهد بود. آشکار است که نیروی الکترومغناطیسی بسیار قوی‌تر از گرانش است ولی به دلیل این ویژگی که نیروهای الکترومغناطیسی می‌توانند یکدیگر را خنثی کنند، در اجرام بزرگ تنها اثر نیروی گرانش حاکم است.
پدیده‌های الکتریکی و آهن‌ربایی (مغناطیسی) از زمان باستان شناخته شده بوده‌اند اما در قرن ۱۹ میلادی بود که دانشمندان دریافتند نیروهای الکتریکی و مغناطیسی دو جنبه از یک اندرکنش بنیادی‌اند. در سال ۱۸۶۴ معادلات ماکسول به‌طور دقیق اندازهٔ این اندرکنش متحد را تعیین کرد. تئوری ماکسول نشان داد که تحلیل برداری که مبنای تئوری الکترومغناطیس کلاسیک است برای بیشتر اهداف عمومی به اندازهٔ کافی دقیق است.
سرعت ثابت حرکت نور در فضای خالی (خلاء) که به صورت اختصار با c نمایش داده می‌شود را می‌توان از معادلات ماکسول نتیجه گرفت، که البته این نتیجه‌گیری متناقض با نسبیت خاص نیست. تئوری نسبیت خاص اینشتین در سال ۱۹۰۵ با این فرض پیش می‌رود که سرعت نور بدون توجه به اینکه مشاهده‌گر با چه سرعتی حرکت می‌کند همواره ثابت است. همچنین اینشتین نشان داد که نتایج تئوری بدست آمده از معادلات ماکسول بسیار فراتر از خاصیت‌های الکتریکی و مغناطیسی در همین فضا و زمان است.
اینشتین در کار دیگر خود و بر خلاف الکترومغناطیس کلاسیک، اثر فوتوالکتریک را با این فرض که نور انتشار کوانتومی دارد توضیح داد (فوتون). پل دیراک در سال ۱۹۲۷ میلادی مکانیک کوانتوم را با تئوری نسبیتی الکترومغناطیس ادغام کرد. پس از آن در دههٔ ۱۹۴۰ ریچارد فاینمن، فریمن دایسون، جولیان شوینگر و سین‌ایترو تومونوجا این تئوری را کامل کردند. این تئوری امروز با نام الکترودینامیک کوانتومی شناخته می‌شود (الکترومغناطیس بازبینی‌شده). الکترودینامیک کوانتومی و مکانیک کوانتوم پایهٔ تئوری برخی رفتارهای الکترومغناطیسی مانند تونل‌زنی کوانتومی هستند، به این معنی که درصدی از ذرات باردار الکتریکی در مسیری حرکت می‌کنند که در تئوری الکترومغناطیس کلاسیک غیرممکن است، این رفتار برای عملکرد بعضی از ادوات الکترونیکی مانند ترانزیستورها ضروری است.