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EL ELECTROMAGNETISMO
El electromagnetismo es una rama de la física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, cuyos fundamentos fueron sentados por Michael Faraday y formulados por primera vez de modo completo por James Clerk Maxwell. La formulación consiste en cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales que relacionan el campo eléctrico, el campomagnético y sus respectivas fuentes materiales (corriente eléctrica, polarización eléctrica y polarización magnética), conocidas como ecuaciones de Maxwell.
El electromagnetismo es una teoría de campos; es decir, las explicaciones y predicciones que provee se basan en magnitudes físicas vectoriales o tensoriales dependientes de la posición en el espacio y del tiempo. El electromagnetismo describe losfenómenos físicos macroscópicos en los cuales intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento, usando para ello campos eléctricos y magnéticos y sus efectos sobre las sustancias sólidas, líquidas y gaseosas. Por ser una teoría macroscópica, es decir, aplicable sólo a un número muy grande de partículas y a distancias grandes respecto de las dimensiones de éstas, el electromagnetismo nodescribe los fenómenos atómicos y moleculares, para los que es necesario usar la mecánica cuántica.
El electromagnetismo considerado como fuerza es una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo actualmente conocido.
FORMULACIÓN COVARIANTE
Clásicamente, al fijar un sistema de referencia, se puede descomponer los campos eléctricos y magnéticos del campo electromagnético. Pero al tener aun observador con movimiento relativo respecto al sistema de referencia, éste medirá efectos eléctricos y magnéticos diferentes de un mismo fenómeno electromagnético. El campo eléctrico y la inducción magnética a pesar de ser elementos vectoriales no se comportan como magnitudes físicas vectoriales, por el contrario la unión de ambos constituye otro ente físico llamado tensor y en este caso el tensor decampo electromagnético.
Así, la expresión para el campo electromagnético es:

Y las expresiones covariantes para las ecuaciones de Maxwell y la fuerza de Lorentz se reducen a:

 
INTERACCIÓN ELECTROMAGNÉTICA
La interacción electromagnética es la interacción que ocurre entre las partículas con carga eléctrica.
Desde un punto de vista macroscópico y fijado un observador, suele separarse endos tipos de interacción, la interacción electrostática, que actúa sobre cuerpos cargados en reposo respecto al observador, y la interacción magnética, que actúa solamente sobre cargas en movimiento respecto al observador.
Las partículas fundamentales interactúan electromagnéticamente mediante el intercambio de fotones entre partículas cargadas. La electrodinámica cuántica proporciona ladescripción cuántica de esta interacción, que puede ser unificada con la interacción nuclear débil según el modelo electrodébil.
ELECTROMAGNETISMO CLÁSICO
En la descripción del electromagnetismo antes de su formulación relativista, el campo electromagnético se describía como una interacción en la que las partículas cargadas en función de su carga y estado de movimiento creaban un campo eléctrico (E) yun campo magnético (B) que, juntos, eran responsables de la fuerza de Lorentz. Maxwell probó que dichos campos podían ser derivados de un potencial escalar (Φ) y un potencial vector (A) dados por las ecuaciones:


Sin embargo, esta formulación no era explícitamente covariante como requiere la formulación que hace la teoría de la relatividad. En la formulación explícitamente covariante elcampo electromagnético clásicamente se trata como un campo de Yang-Mills sin masa y derivado de un cuadrivector de potencial. Más concretamente el campo electromagnético es una forma exacta definida sobre el espacio-tiempo. El cuadrivector potencial es una 1-forma cuya diferencial exterior es, precisamente, el campo electromagnético.
ELECTROMAGNETISMO RELATIVISTA
En la Teoría de la Relatividad...