Elektromanyetizma teorisi tarihi
19. yüzyıl > Maxwell

1864'te James Clerk Maxwell ışığın elektromanyetik kuramını duyurdu. Bu kuram muhtemelen dünyada elektriğin bilinmesi için atılan en büyük adımdı. Maxwell 1855-1856 gibi çok erken tarihlerde elektrik ve manyetizmanın alanları konusunda çoktan çalışmış ve onları yorumlamıştı. Bu süreç Fraday’ın kuvvet uzantılarının Cambridge Philosophical Society de okutulması zamanına denk geliyor. Fraday’ın çalışmasının basitleştirilmiş modeli kağıtta mevcut hale getirilmişti, ayrıca iki olayın nasıl birbirleriyle ilişkilendirildiğini ortaya koyuyordu. O, akımla ilgili bilinen her şeyi farklı denklemlerle azalttı. Bu türevsel denklemler yirmi çeşitlendirme içinde yirmi denkleme sahip. Maxwell’in bu çalışması Kuvvetin fiziksel uzantıları üzerine adıyla daha sonra 1861 yılının Mart ayında yayınlandı. Makinenin herhangi bir parçası üzerine etkileyen kuvveti saptayabilmek amacıyla biz onun momentumunu bulmak zorundayız, daha sonra da bu momentumu değiştiriyor olduğu oran hesaplanır. Bu değişim oranı bize kuvveti verir. Lagrange tarafından yapılan hesaplama metodu daha sonra Hamilton’un denklemlerinin sağladığı bazı değişimlerle geliştirildi. Bu gelişim Hamilton’un prensibi olarak anılır, fakat bu denklemlerin orijinal şekilleri kullanıldığı zaman Lagrange’nin denklemleri olarak anılır. Maxwell mantıken bu hesaplama metodlarının elektro-manyetik alanlara nasıl uygulanabileceğini gösterdi. Dinamik sistem enerjisinin bir kısmı potansiyel enerji bir kısmı kinetik enerjidir. Maxwell alanın manyetik enerjisini kinetik, elektrik enerjiyi ise potansiyel olarak görürdü.
1862’lerde Kral’ın kolejinde ders yapılıyorken Maxwell elektromanyetik alanın yayılma hızını yaklaşık olarak ışık hızına eşit olduğunu hesapladı. O bunu rastlantıdan çok daha fazlası olarak gördü ve şöyle yorumladı; "Biz şu sonuçtan kaçınabiliriz; elektrik ve manyetik olguların nedeni olduğu aynı ortalamanın geçiş salınımlarından ışık oluşur."
Problem üzerindeki çalışmalar doğrultusunda Maxwell gösterdi ki denklemler manyetik ve elektrik alan dalga salınımların varlığını tahmin eder. Bahsedilen manyetik ve elektrik alanlar basit elektriksel deneylerden tahmin edilebilecek belli bir hızda uzay boşluğu boyunca seyahat eder. O zamanlar elde edilen veriler doğrultusunda Maxwell hızı 310,740,000 m/s olarak buldu. 1864’te Elektromanyetiğin dinamik kuramı adlı yazısında; elde edilen sonuçların doğrultusunda ışık ve manyetizma aynı maddenin eğilimi içindedirler ve ışık elektromanyetik kanunları doğrultusunda alan boyunca yayılan elektromanyetik karmaşadır. Bu noktada Faraday, onun öncesindeki Ampere ve diğerleri çoktan ipuçlarına sahiplerdi. Buna göre uzayın ışık saçan etheri ayrıca elektrik hareketinin belli bir aracıydı. Hesaplamalar ve deneyler doğrultusunda elektrik hızının saniyede 186,000 mil olduğu biliniyordu. Diğer bir deyişle ışık hızına eşit ki bu durum elektrik ve ışık arasında belli bir ilişki olduğu gerçeğini ortaya koyuyor. En eski filozoflar ve matematikçiler 19. yüzyılda elektromanyetik olgusunu belli bir uzaklıktaki hareketler ile açıklanabilirliği görüşüne sahiplerdi. Onların matematiksel metotlarla vardıkları sonuçlar yapayken Faraday’ın metotları analitikti. Faraday’ın gözünde kuvvetin uzantıları matematiksel olarak belli bir uzaklıkta kuvvetin çektiği uzay yerlerinde seyahat eder. Faraday gerçek hareketler içinde olgu yuvasının ortaya doğru gittiğini ileri sürdü; belli bir uzaklıkta elektrik sıvısının üzerindeki hareket gücü bulmaları memnun eden bir neticeydi.
Bu yöntemlerin her ikisi elektromanyetik olayı gibi ışığın yayılımını açıklama yönünden başarılıyken kaygılanılan niteliklerin temel olarak ne olduğuna dair görüşler birbirlerinden farklılık gösteriyordu. Matematikçiler yalıtakanların elektrik akımlarına engel olduğunu ileri sürdüler. Örneğin; bir Leyden şişesi içinde veya elektrik kondansatör bir plakta elektriği toplar. Elektrik belli uzaklıktaki plağa doğru bilinmeyen hareket tarafından çekilir.
Maxwell, Faraday’dan daha ilerisini görebiliyordu. Ona göre eğer ışık elektromanyetik bir olaysa ve cam gibi dielektrikler boyunca geçiş yapabiliyorsa,olay dielektrik içinde elektromanyetik akımın doğallığı içinde olmak zorundadır. Bunlar doğrultusunda birkaç iddiada bulundu;kondansatörün yükü içinde, örneğin; hareket yalıtkan da durmadı, fakat bazı yer değiştiren akımlar izole edilmiş orta kısım içinde kurulur. Akımlar ortada kalan kuvvetin yüklü kuvvete eşit olana kadar devam eder. Kapalı iletken çember içinde, bir elektrik akım ayrıca elektriğin yer değişimidir.
İletken elektriğin yer değişimine sürtünmeye benzeyen net bir rezistans sunar ve ısı iletken için geliştirilir, ayrıca ısı, akımın karesi ile doğru orantılıdır (durgun noktasında olduğu gibi).Hareket halinde olan elektrik kuvvet devam ettiği müddetçe akım akış halinde olmaya devam eder. Rezistans geminin su içinde ilerleme sürecinde karşılaştığı şeylere örnek verilebilir. Dielektriğin rezistansı maddeye göre değişir ve yayın sıkışma anındaki durumu ile karşılaştırılır. Bu sıkışma artan geri basınç üretir ve toplam geri basıncın ilk basınca eşit olduğu bir nokta vardır. İlk basınç yayın sıkışması için harcanan enerjiyi geri çektirdiği zaman,yay devreye geri döner.Eşzamanlı olarak yayın orijinal noktasına dönmesi söz konusudur, bu da ters yönde bir tepkime üretir.Sonuç olarak iletken içindeki elektrik değişimi yüzünden akım devamlı olabilirken dielektrik içindeki akım yer değişimi anidir ve devre içinde indüktans veya kapasitans tepkimelerine nazaran rezistans tepkimesi çok daha azdır.Deşarjın akımları alternatif veya salınım halindedir.
Maxwell dielektrik içindeki yer değiştiren akımları uzay boşluğuna genişletmişti. Işığı eter içinde elektrik akımının değişiminin belirtileri olarak görmüştür ve bu akımın ışık titreşimlerinde titreştiğini, bu titreşimler indüksiyon ile eterdeki bitişik titreşimlere eş değer titreşimler kurar. Bu yolla, ışığın titreşimlerine eş değer olan salınımlar eter içindeki elektromanyetik etki olarak yaygınlaştırılır. Maxwell’in ışığın elektromanyetik kuramı uzay boşluğu içinde elektrik dalgaların varlığını net olarak göz önünde bulundurdu. Onun takipçileri bu kuramın doğruluğunu deneysel olarak kanıtlamayı görev olarak üstendi. 1871’de Maxwell fiziksel özelliklerin matematiksel sınıflandırılması üzerine yorumlar adındaki yazıları yayımladı.