Elektrik yükleriyle manyetik alanın ilişkisi, elektromanyetizma olarak adlandırılan bir fiziksel fenomenle açıklanabilir. Elektromanyetizma, elektrik ve manyetizma arasındaki bağlantıyı gösteren dört temel denklemden oluşur. Bu denklemler Maxwell denklemleri olarak bilinir ve şu şekildedir:
∇.D = ρ
∇.B = 0
∇×E = -∂B/∂t
∇×H = J + ∂D/∂t
Burada D elektrik akı yoğunluğu, B manyetik akı yoğunluğu, E elektrik alanı, H manyetik alan, ρ elektrik yük yoğunluğu, J akım yoğunluğu ve t zamanı ifade eder.
Maxwell denklemlerinin anlamı şudur:
-
Birinci denklem, Gauss yasası olarak bilinir ve bir hacmin içindeki elektrik yükünün, hacmin yüzeyinden geçen elektrik akısına eşit olduğunu söyler.
-
İkinci denklem, manyetik alanın kaynağı olmadığını, yani izole bir manyetik kutup bulunmadığını gösterir.
-
Üçüncü denklem, Faraday yasası olarak bilinir ve değişen bir manyetik alanın bir elektrik alan oluşturduğunu belirtir.
-
Dördüncü denklem, Ampere-Maxwell yasası olarak bilinir ve hem akım hem de değişen bir elektrik alanın bir manyetik alan oluşturduğunu ifade eder.
Bu denklemlerden görüldüğü gibi, elektrik yükleriyle manyetik alan arasında karşılıklı bir ilişki vardır. Hareket eden bir elektrik yükü (akım) bir manyetik alan oluşturur. Bir manyetik alan ise, bir elektrik akımı üreten elektrik yükü hareketini indükler. Elektromanyetik dalgada ise elektrik alan ve manyetik alan birbirine diktir ve aynı frekansta salınır. Elektromanyetizma, ışık gibi pek çok doğal olayın anlaşılmasını sağlar.
