电磁学（electromagnetism） 是 经典物理学 的一个分支，是研究宏观电磁现象的规律及其应用的学科。电磁学的研究对象是 带电粒子 和 电磁场 ，重点关注电荷和电流产生 电场 和磁场的规律，电场和磁场对电荷和电流的作用，电场和磁场的相互联系，电磁场与物质的相互作用机制等。电磁学的主要内容包括 静电学 、 静磁学 、电磁介质、电流与电路、 电磁感应 、 电磁波 的产生和传播等。
人类对电磁现象的研究很早就开始了。近代以来，随着 自然科学 的发展，人们开始对电磁现象进行定量和系统的研究。1820年， 丹麦 学者 汉斯·奥斯特 （Hans Christain Oersted）发现了电流的磁效应，使人们意识到电与磁之间存在相互联系。之后 法国 科学家 迈克尔·法拉第 （Michael Faraday）发现了 电磁感应 ，并提出了“场”的概念来描述电磁相互作用。1862年， 英国 物理学家 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦 （James Clerk Maxwell）在前人研究成果的基础上，提出了 麦克斯韦方程组 ，并以该方程组为核心建立了一套统一描述电磁现象的经典电磁理论。经典电磁理论不仅解释了当时已知的所有电磁现象，还 预言 了 电磁波 的存在，认为光就是一种电磁波，这些预言后续得到了实验的证实。至此，经典电磁理论统一了 电学 、磁学、光学，大获成功。然而，经典电磁理论却与 经典力学 的绝对时空观存在矛盾。1905年 阿尔伯特·爱因斯坦 （Albert Einstein）提出了 狭义相对论 解决了这一矛盾，完善了电磁学理论。20世纪前半叶，诸多物理学家们将量子理论应用于电磁学领域，先后一起创立了 量子电动力学 ，进一步发展了电磁学理论。
电磁现象在自然界中普遍存在，与人们的日常生活密切相关，具有广泛的应用。在能源领域， 发电机 和电动机的发明，使人类社会步入了电气时代，开启了第二次 工业革命 ；在通信领域， 电磁波 的发现使得无线通信成为可能， 电报 、无线广播、移动电话等无线 通信设备 的发明，极大提高了生产生活效率，光纤通信也基于电磁原理实现了高速信息传输；在工业生产中，通过电解可生产氯碱等化工产品；在检测领域，探测器利用光电信号转换实现对物理量的精准测量；在信息技术领域，磁存储技术具有很大优势，得到了广泛的应用。
研究对象
电磁学研究的是宏观物质的电磁性质。与电磁现象有关的对象有两种，分别是带 电荷 的粒子和 电磁场 ，电磁场和粒子间相互制约，相互联系，是各种电磁现象产生的原因。
电荷
现代物理研究认为，实物是由 原子 组成的，而原子内部有带正电的 质子 和带负电的 电子 ，也就是说大部分物质是由 带电粒子 组成的。描述粒子带电情况的 物理量 叫 电荷量 ，电荷分为正电荷和负电荷两种，异种电荷互相吸引，同种电荷相互排斥。电荷不会凭空产生或消失，它的总量是守恒的，这称为 电荷守恒定律 。同时电荷不是无限可分的，它存在最小的单位——元电荷。
电磁场
电磁场是物质的一种存在形态，它有特定的性质和运动规律，它和其他带电物质会发生特定形式的相互作用。和局域在空间确定区域内的实物不同，电磁场弥漫于全空间中，作为空间中某种随时间变化的分布而存在。例如，在电线附近存在着 电场 ，在我们周围的空间中传播着各种 电磁波 。我们一般用两个 矢量 函数： 电场强度 E (x,y,z,t) 和 磁感应强度 B (x,y,z,t) 来描述电磁场的状态，电磁场的规律用数学形式表示出来就是这两个矢量场所满足的偏 导数 方程组 。
基本关系
电荷和电磁场所满足的关系可以概括如下： 带电粒子 可以激发电场，带电粒子之间的电相互作用就是靠电场传递的。 运动的带电粒子（也就是电流）可以激发 磁场 ，电流间的磁相互作用靠磁场传递。 电场 和磁场间是互相联系的，变化的电场可以产生磁场，变化的磁场也可以产生电场，二者相伴相生，是同一种场的不同表现形式。
历史沿革
古代对电磁现象的认识
在古代，世界各地的文明对电磁现象有不同程度的认识，并在实际生产生活中加以应用。据记载， 古埃及 人很早就知道 发电鱼 （electric fish）会发出电击。公元前600年左右，古希腊哲学家 泰勒斯 （Thales） 已记载了用布摩擦过的玻珀能够吸引稻草碎片这样的轻小物体，以及天然磁矿石吸引铁的现象。泰勒斯还试验了磁性岩石相互吸引的能力，并且假设这种现象与琥珀的吸引力有关。在相当长的时期内， 琥珀 吸引较小物体与 磁石 吸铁一样，都被看成物质固有的性质。
我国古代人民对电磁现象也有深入的认识。 春秋战国 时期已有 永磁铁 吸铁的记载。 东汉 已有指南针的前身司南勺。 西晋 时期，将军 马隆 曾利用天然磁矿山吸引铁制盔甲的性质，在战场上击败了敌人。比 欧洲 更早，在 北宋 时，我国已有利用 地磁场 进行人工磁化制作 指南鱼 或指南针，并用于航海。关于 静电 现象，西汉末年已有关于 玳瑁 吸引细小物体的记载，以及金属矛的 尖端放电 的记载。 晋朝 有关于 摩擦起电 引起放电现象的详细记载。古人还在建筑的屋檐中大量使用类似 避雷针 的结构。
近代电磁学的发展
1600年，英国医生 威廉·吉尔伯特 （William Gilbert ）在他出版的《 磁石 论》一书中对于磁石的性质作了系统的定性描述，并且他在地磁方面也有重要的贡献。他还研究了 琥珀 的吸引性质，发现不仅唬珀经摩擦后能吸引轻小物体，而且相当多的物质，如 金刚石 、 硫 、硬 树脂 等经摩擦后也都具有吸引轻小物体的性质。他注意到这些物质经摩擦后并不像 磁石 那样具有指向南北的性质，为了与磁性做区别，他根据琥珀的希腊文字，把这种性质称为“电的”（electric）。 威廉·吉尔伯特 还在实验过程中制作了第一只 验电器 ，用来验证物体是否带有电性。大约60年后，德国 马格德堡 的 奥托·冯·格里克 （Otto von Guericke）发明了第一台摩擦起电机来使物体带电，该摩擦起电机经过不断改进，在 静电 实验研究中起着重要作用，直到19 世纪才被感应起电机取代。
18世纪 电学 的研究发展迅速。1733年， 法国 的杜费（Charles-Francois du Fay）观察到摩擦过的 玻璃棒 接触金泊后对金泊有排斥作用，而摩擦过的硬树脂对该金泊却产生吸引作用，从而发现不同材料经摩擦后产生不同种类的电，总共分为两种。他把 玻璃 上产生的电叫作“玻璃的”（vitreous）， 树脂 上产生的电与 琥珀 的相同，叫作“树脂的”(resinous)。他进一步得出结论：带相同电的物体互相排斥，带不同电的物体彼此吸引，当不同种类的电结合时会中和。1745 年荷兰莱顿的 彼得·穆森布罗克 （Pieter van Musschenbroek）发明了保存电的仪器—— 莱顿瓶 ，为 电学 的进一步研究提供了条件。同时代 美国 的 本杰明·富兰克林 （Benjamin Franklin）做了许多和电有关的实验，其中有名的是 风筝实验 。1752年，他在雷雨天气将风筝放飞云层，同时在风筝的绳上系一钥匙，手接触钥匙时会受到电击，从而证明了 雷电 就是放电现象，这个实验将天上的雷电和地上的电统一了起来。富兰克林还提出了 电荷守恒定律 ，并创造了正电和负电的术语，被沿用至今。
随着技术的发展，18世纪末开始了对电的定量研究。当时的科学家猜测电力与 万有引力 有相似的规律，即两个电荷之间的力与它们所带电荷的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。1785 年 法国 的库仑（Charles Auguste de Coulomb）设计了精巧的 库仑扭秤实验 ，证明了这一结果，该结论被后人称为 库仑定律 。其实早在1773 年， 英国 的 亨利·卡文迪许 （Henry Cavendish）就已经通过在实验中检测导体球内表面的电荷量，较为精确地证明了此结论。但这一实验结果当时并没有发表，直到一百多年后才由 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦 （James Clerk Maxwell）整理公之于世。18 世纪后期 电学 研究的另一个重要成果是 意大利 物理学家 亚历山德罗·朱塞佩·安东尼奥·安纳塔西欧·伏特 （Alessandro Volta） 发明了电池，为电学实验提供了稳定的电流。
经典电磁理论的建立
长久以来，人们普遍认为电和磁是两种相互独立的现象，毫无联系。与这种传统观念相反， 丹麦 的 汉斯·奥斯特 （Hans Christian Oersted）受 古典哲学 的影响，坚信电与磁之间存在联系。在多年的研究后，他终于在1820 年发现电流的磁效应：当 导线 接通电流时，会引起导线旁边的 磁针 偏转，也就是“电会产生磁”。电流磁效应的发现为电磁学的研究开辟了新的方向。 法国 科学家 安德烈·玛丽·安培 （Andre Marie 安培 ）随后提出了 分子电流假说 ，认为物质的磁性来源于构成物质的分子所具有的 环形 电流，这一假说为以后正确认识物质的磁性奠定了基础。此外安培、 让·巴蒂斯特·毕奥 （Jean-Baptiste Biol）和萨伐尔（Felix Savart ）等人还做了一系列电流相互作用的实验，由此得到电流元之间磁力的定量规律，这些推动了人们对电流产生 磁场 以及磁场对电流作用的认识。 在电磁的应用方面也有迅速的进展，1825 年，斯图金（William Sturgeon）发明电 磁铁 ，1837 年， 查尔斯·惠斯通 （Charles Wheatstone）和莫尔斯（Harold Marston Morse）分别独立地发明了 电报机 ，1876 年， 美国 的贝尔（Alexander Graham Bell）发明了电话机。
电流磁效应的发现还推动了对电路的研究。1826年， 乔治·西蒙·欧姆 （Georg Simon Ohm）受固体中热传导理论的启发，并通过一系列实验，得到电路中的 电流 与电源的电压成正比，与电路的 电阻 成反比，被后世称为 欧姆定律 。1848 年 古斯塔夫·罗伯特·基尔霍夫 （Gustav Robert Kirchhoff）从能量守恒的角度澄清了 电压 、 电动势 、 电场 强度等概念，使得 乔治·欧姆 理论与 静电学 概念协调起来。在此基础上，基尔霍夫研究出描述分支电路的一系列定律。
英国 物理学家 迈克尔·法拉第 （Michael Faraday）是电磁学研究史上的又一重要人物。1831年，迈克尔·法拉第认识到了电磁力的统一，并提出了电磁感应定律，即当闭合 电感线圈 中的 磁通量 发生变化时，线圈中会产生感应电动势，也就是“磁会产生电”。在此基础上他制出第一台 发电机 。此外他还发现电动机原理，并制成最初的电动机。经过后续工程师的改进，电动机和发电机成为了人们利用 电能 的有利工具，拉开了第二次 工业革命 的序幕。法拉第还研究了电现象和其他现象之间的联系，得到一系列成果，例如 电解 定律、磁光效应、首次用实验证明了 电荷守恒定律 等。 迈克尔·法拉第 在电磁领域的研究中形成了场的观念。他认为在带电体和磁体的周围存在着某种“紧致”状态，并且用电场线和 磁感线 来描述这种状态。他认为这些 力线 是物质的，它在全空间弥散，电力和磁力不是虚空的 超距作用 ，而是通过电场线和磁感应线来传递的。然而，由于法拉第本人对数学的排斥，所以他的力线思想是用图像来描述的，缺乏 数学基础 。
电磁理论的统一工作最终由 英国 物理学家 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦 （James Clerk Maxwell）完成。为了将 迈克尔·法拉第 的力线思想用数学形式表达出来，1862 年，他建立了一种介质理论来描述 法拉第未来 的力线思想。根据 电磁感应定律 ，他认为变化的 磁场 会在其周围的空间激发 涡旋 电场 ；此外他还认为变化的电场改变周围介质的 电位移 ，电位移的变化产生了电流，称为“ 位移电流 ”，它与普通电流一样会在周围的空间激发涡旋磁场。麦克斯韦用数学公式把它们表示出来，从而得到统一了之前全部电磁学知识，描述 电磁场 基本性质的普遍 方程组 ——后人称之为 麦克斯韦方程组 。 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦 根据他的方程组推论出变化的电场和磁场互相影响，会在空间中以波的形式传播，并且发现 电磁波 在真空中的传播速度与实验测得的光在真空中的速度相同，由此 预言 光是一种电磁波。
麦克斯韦理论的预言在1888年被 德国 物理学家 赫兹 （Heinrich Hertz）的实验证实。他在实验中证明了电磁波与光波一样具有偏振、反射、折射、和聚焦等性质。从此，麦克斯韦理论逐渐为人们所接受，并且开辟了关于电磁波研究和应用的新领域。1895年， 俄罗斯 的 亚历山大·波波夫 （АлександрСтепановичΠопов）和 意大利 的 伽利尔摩·马可尼 （Guglielmo Marconi）分别独立地实现了 无线电 信号的传输，他们的工作与后续的工程师的改进一起，推动了无线电的发展，极大地改变了人类的生活。
詹姆斯·麦克斯韦 的电磁理论在处理 电磁场 与介质的相互作用问题时遇到了困难。1896年 亨德里克·安东·洛伦兹 （Hendrik Antoon Lorentz）提出“电子论”，从 微观 角度出发，根据 原子 中电子的效应来研究物质的电磁性质。该理论可以很好地处理电磁场与电磁介质相互作用的问题，解释了物质的 极化 、磁化、导电等现象，以及物质对光的吸收、散射和色散现象，极大地完善了经典电磁理论。至此，经典电磁理论统一了 电学 、磁学、光学，成为了继 经典力学 之后 经典物理学 的又一高峰。
现代电磁学的发展
物理规律都是相对于一定参考系表述出来的。对于经典物理来说，从一个参考系变到另一个参考系时，基本规律的变化形式满足 伽利略变换 。然而 麦克斯韦方程组 却不满足伽利略变换，在不同惯性参考系下， 电磁场 的性质会有不同的表现。具体地说，根据麦克斯韦方程组， 电磁波 在真空中的传播速度为c。按照经典时空概念，如果物质运动速度相对千某一参考系为c ，则变换到另一参考系时，其速度就不可能都为c。为了解决这一矛盾，历史上物理学家们提出了“ 以太假说 ”的概念，认为电磁场理论只在“以太”这个参考系下才成立。但是这一概念最终被 阿尔伯特·迈克尔逊 — 达雷尔·莫雷 实验所否定，所以 电磁场 理论的参考系问题成为了经典电磁理论的一个局限。最终 阿尔伯特·爱因斯坦 （Albert Einstein）建立了 狭义相对论 ，提出了相对论时空观，解决了这一矛盾。
随着20世纪 量子力学 的发展，人们进入了 微观 粒子的研究领域，开始处理微观领域的电磁现象，例如 光子 的发射和吸收、 带电粒子 的产生和湮没、带电粒子间的散射、带电粒子与光子间的散射等。由于微观粒子具有 波粒二象性 ，所以单纯处理 波动性 问题的经典电磁理论无法适用于微观粒子领域。所以众多科学家在量子力学的基础上发展出 量子电动力学 。
量子电动力学认为所有的物质都是以量子场的形式存在的， 微观 粒子对应于量子场的 激发态 。微观粒子分为两种， 费米子 和 玻色子 ，费米子用来构成物质，玻色子用来传递相互作用。带电粒子属于费米子，对应 保罗·狄拉克 场； 电磁场 除了具有波的性质外，还具有粒子的性质，这种粒子称为 光子 ，它是一种玻色子，用来在 带电粒子 间传递相互作用，对应 矢量 场；电磁相互作用对应狄拉克场于矢量场的 耦合 。
量子电动力学取得的最著名的成绩就是 电子 反常 磁矩 的测量。理论计算值和实验测量值在 小数点 后11位都能保持吻合，这样的精确程度也使得 量子电动力学 成为有史以来最精确的理论。
研究内容
电磁学根据研究条件和对象的不同，可以进一步划分为 静电学 、 静磁学 、电动力学、 电磁场 与电磁介质的作用、电流与电路等分支内容。
静电学
静电学研究的内容是不随时间变化的 电场 ，即静电场，以及相应的静态分布的电荷。电荷会在周围的空间激发电场，另一电荷处于该电场内，就受到电场的作用力。对电荷有作用力是电场的特征性质，我们用 电场强度 这一 物理量 来描述这种性质。
在 静电 条件下， 带电粒子 间的电相互作用满足 库仑定律 ，即两个电荷之间的力与它们所带电荷的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。
由库仑定律出发，我们可以推导出电场强度满足 高斯通量定理 ，即电场强度的闭合 曲面积分 正比于所包围的电荷量。已知电荷分布和边界条件，通过求解高斯定理 方程 ，可以唯一确定相应的 电场 强度分布。同时根据静 电场 的保守性质，即电场强度沿着任意回路积分恒为零，我们可以引入 电势 这一 物理量 来描述电场。此时电势满足 泊松方程和拉普拉斯方程 （没有电荷分布的情况）或 泊松方程 （有电荷分布的情况），已知电荷分布和边界条件，通过求解拉普拉斯方程或泊松方程，可以唯一确定相应的电势分布。
静磁学
与 静电学 类似，静磁学研究的对象是不随时间变化的 磁场 ，即静磁场，以及相应的静态分布的电流。此时磁场由电流元（一小段电流）激发，磁场也会反过来对电流元产生磁的作用。对电流有磁作用力是磁场的特征性质，我们用 磁感应强度 来描述这种磁力的性质。
在静磁条件下，电流间的磁相互作用满足 毕奥－萨伐尔定律 ，即载流 导线 产生的磁场强度与电流成正比，与导线到作用位置的距离成平方反比。
由毕奥—萨伐尔定律出发，我们可以推导出磁感应强度满足 安培环路定理 ，即磁感应强度沿闭合曲线的积分正比于通过所围 曲面 的总电流。已知电流分布和边界条件，通过求解 安培环路定理 ，可以唯一确定相应的磁感应强度分布。同时根据静 磁场 散度为零的性质，我们可以引入 磁矢势 这一 物理量 来描述磁场。通过求解相应的磁矢势 方程 ，可以唯一确定相应的磁矢势分布。
电磁感应定律
当闭合 导体 电感线圈 的一部分导体在切割 磁感线 时，或者当闭合导体线圈中的磁场发生变化时，线路中会产生电流，这种现象叫 电磁感应 。定量描述此现象的规律叫 电磁感应定律 ，即闭合线圈中的感应 电动势 与通过该线圈内部的 磁通量 变化率成正比。
线圈 上的电荷是直接受到该处 电场 作用而运动的，线圈上有感应电流就表明空间中存在着电场。因此，电磁感应现象的实质是变化 磁场 在其周围空间中激发了电场，这是电场和磁场相互联系的一个证明。
麦克斯韦方程组
詹姆斯·麦克斯韦 通过总结前人的研究成果，再加上自己天才的创造，得到了可以描述 电磁场 全部性质的 麦克斯韦方程组 ，它反映一般情况下电荷电流激发电磁场以及电磁场内部运动的规律。该方程组经过后人用 矢量 分析的语言改写后，形式如下：
方程 组中，第一条方程来自 静电学 的 高斯定理 ，含义是电荷可以激发 电场 ；第二条 方程 来自 静磁学 ，含义是 磁场 是无源场，即不存在 磁单极粒子 ；第三条方程来自 电磁感应定律 ，含义是变化的磁场可以产生电场；第四条方程中的右边第一项来自静磁学的 安培 环路定理，含义是电流可以激发磁场，第二项则来自于 詹姆斯·麦克斯韦 自己创造的“ 位移电流 ”的概念，含义是变化的电场可以产生 磁场 。 从 麦克斯韦方程组 我们可以看到 电磁场 的相互激发是它存在和运动的主要因素，而电荷和电流则以一定形式作用于电磁场。
麦克斯韦方程组涵盖了前人所有的关于电磁现象的研究成果，从麦克斯韦方程组出发，原则上可以计算出电磁场的一切性质，可以解释一切宏观电磁现象。麦克斯韦方程组的提出标志着 经典电磁学 理论体系的建立。
麦克斯韦 方程 组的一个重要推论是空间中会产生 电磁波 。变化的 电场 会产生 磁场 ，变化的磁场会产生电场， 电场 与磁场相互影响，导致电磁场以波动的形式传递，产生电磁波。进一步计算发现电磁波在真空中的传播速度与实验测到的真空中的 光速 相同，从而发现光就是一种电磁波。这些 预言 最后被 德国 物理学家 赫兹 的实验所证实。
洛伦兹公式
电磁场 与带电物质之间有密切的联系。 麦克斯韦方程组 反映了电荷激发场以及场内部运动的情况，至于场反过来对电荷体系的作用，则是由 亨德里克·洛伦兹 公式来描述。对于 带电粒子 系统来说，若粒子电荷为q ，速度为v，外加 电磁场 的 电场 强度和磁感应强度分别为E和B，则粒子所受电磁场的作用力F为，
此公式称为 洛伦兹力 公式。近代物理学实践证实了洛伦兹公式对任意运动的带电粒子都是适用的，现代带电粒子 加速器 、 电子光学 设备等都是以洛伦兹力公式作为设计的理论基础。
介质中的电磁场
宏观物质按照本身电磁性质的不同，可以划分为 导体 、 绝缘介质 、和磁介质，物质中电磁场的性质与真空中电磁场的性质有很大的不同。电磁介质由分子组成，分子内部有带正电的 原子核 和绕核运动的带负电的 电子 ，是一个 带电粒子 系统，其内部存在着不规则的 微观 电磁场 。当外部电 磁场 进入电磁介质时，介质中的带电粒子受外场的作用，正负电荷的取向以及分子电流的取向呈现一定的规则性，介质内部及表面上便出现宏观的电荷电流分布，这就是介质的 极化 和磁化现象，这些电荷、电流分别被称为 束缚电荷 和 磁化电流 。这些宏观电荷电流分布反过来又激发起附加的宏观电 磁场 ，叠加在原来外场上而得到介质内的总 电磁场 。介质内的宏观电磁现象就是这些电荷电流分布和电磁场之间相互作用的结果。
为方便研究此分布，人们引入了 磁场强度 、 电位移矢量 、 介电常数 、 磁导率 等 物理量 。此时 麦克斯韦方程组 可以改写为：
人们通过实验或理论还可以得到以下关于 电场 强度 、 磁场 强度 、 电位移 矢量 、磁感应强度 、 电导率 、 磁导率 、 介电常数 之间的关系，称之为电磁介质的 本构关系 ：
在导电物质中还有 欧姆定律 ：
为电导率.这些关系称为介质的电磁性质 方程 ,它们反映 各向同性 线性介质的宏观电磁性质。
电流和电路
与铁磁介质类似，当 电 磁场 进入 导体 时，会改变导体上的电荷电流分布， 产生 感应电荷 ；反过来，这些电荷又改变着 电场 的分布。导体上的电荷和空间里的电场相互影响、相互制约，最后达到一种平衡分布。当闭合导体内部有稳定的 电压 时，导体内部会形成稳定的电流，构成电路。
电路由电源、 导线 、和元件构成。根据电路中电流的大小和方向是否改变，可以将电路分为 直流电路 （电流恒定）和 交流电路 （电流随时间改变）。根据电路的连接情况，可以将电路分为 串联电路 、并联电路、以及复杂电路。
对于直流电路来说，人们所关心的问题是电路中元件的 电阻 、电流、和电路三者间的关系，以及电压、电流、和功率在电路中的分配情况。描述它们的物理规律主要有 欧姆定律 ， 焦耳定律 ， 基尔霍夫方程组 等。
对于交流电路来说，除了电阻这种元件外，还有 电感 和 电容 。这三种元件的性能有明显差别，他们互相制约又互相配合，组成了多种多样的交流电路。下图所示是一种典型的交流电路，由一个电感（用字母L表示）和一个电容（用字母C表示）组成，称为LC振荡电路，在电感和电容的作用下，电路中的电流呈 周期性 变化。
与其它学科的联系
光学
光是一种 电磁波 ，从 麦克斯韦方程组 出发可以推导出光的全部波动性质。例如，光在两种不同介质界面上的反射和折射现象属于 边值问题 ，它是由光波的基本 物理量 在边界上的行为确定的。因此利用电 磁场 在两种不同介质界面上的边值关系可以推导出光在介质中的反射、 折射 等公式。
固体物理
固体物理是研究固体材料的力学、 热学 、 电学 、和磁学等性质的一门学科。电磁学对于研究固体材料的电输运性质以及磁学性质有很大的帮助，同时固体物理的研究成果也会对电磁学产生推动作用。例如对于材料磁性的研究加深了人们对于物质磁性起源的理解，拓展了 安培 的 分子电流假说 。
电化学
电化学研究化学反应中涉及到的电现象，例如 化学能 与 电能 的转化、 电镀 、 电解 、腐蚀防护等。电磁学的发展有力推动了关于化学反应中电现象的研究，加深了对化学反应中电现象的理解，促进了各种 化学电池 的发明。
应用领域
地磁导航
地球 本身就是一个大磁体，地球的磁 北极 吸引着磁体的 南极洲 ，而地球的磁南极吸引 磁铁 的北极。指南针就是利用同名 磁极 互相排斥，异名磁极互相吸引，来进行导航，这是人类最早利用电磁现象的情形之一。
通信领域
无线电通信是电磁学的一个重要应用领域。 电磁波 作为一种波动形式，可以在上面调制信号，所以通过电磁波可以实现远距离的通信。从最早的 电报 ，到之后的 无线电广播 ，以及现在的移动电话，这些都是基于电磁波的原理工作的。
能源领域
从法拉第制作出第一台 电动机 和 发电机 以来，经过后续多位工程师的改进，发电机和电动机已经成为人们利用 电能 的基本工具。
发电机的工作原理基于 电磁感应 现象，是通过旋转 磁场 在 导体 电感线圈 中产生感应 电动势 ，从而引发电流流动，进而输出电能。这个过程将 机械能 转化为电能，是电力供应和能量转换中关键的一环。电动机的工作原理基于电流的磁效应，是通过通电 导线 在磁场中所受磁力来进行运动，从而对外界做功的。这个过程将电能转化为机械能，是利用电力的重要一环。
电能的利用将人们带入第二次 工业革命 的浪潮，深刻改变了人类历史的进程。在现代社会，保护环境、开发 清洁能源 已经成为了越来越多人的共识。 电能 也成为了清洁能源的存储方式，近年来全球 电动汽车 的市场份额也逐年提升。
信息技术领域
在信息领域中，数据的存储是其中的核心技术。 电子 计算机 经过几十年的发展，磁存储在其中占了重要的作用。磁储存原理是利用磁性物质在 磁场 中的状态，将 二进制 信息存储到磁性介质中，并通过读取磁记录来取出所需的数据。磁储存具有数据存储密度大、存储量大、可靠性高，可多次重复写入，无需电源等优势。