6-الکترومغناطیس
فرمول بندی قوانین کمی الکترواستاتیک و مغناطیس استاتیک
چارلز آگوستین دو کولن برق را به عنوان یک علم ریاضی در نیمه دوم قرن هجدهم پایه گذاری کرد . او مشاهدات توصیفی پریستلی را به قوانین کمی اساسی تبدیل کردالکترواستاتیک ومغناطیس استاتیک او همچنین نظریه ریاضی نیروی الکتریکی را توسعه داد و اختراع کردتعادل پیچشی که قرار بود در آزمایشات الکتریسیته برای 100 سال آینده استفاده شود. کولن از تعادل برای اندازه گیری نیروی بین قطب های مغناطیسی و بین بارهای الکتریکی در فواصل مختلف استفاده کرد. در سال 1785 او اثبات کمی خود را اعلام کرد که نیروهای الکتریکی و مغناطیسی، مانند گرانش ، برعکس مجذور فاصله تغییر می کنند ( به اصول اولیه مراجعه کنید ). بنابراین، طبق قانون کولن ، اگر فاصله بین دو جرم باردار دو برابر شود،نیروی الکتریکی بین آنها به یک چهارم کاهش می یابد. (فیزیکدان انگلیسیهنری کاوندیش ، و همچنینجان رابیسون از اسکاتلند ، قبل از کولمب، این اصل را کمی تعیین کرده بود، اما آنها کار خود را منتشر نکرده بودند.)
ریاضیدانانسیمئون دنیس پواسون فرانسوی وکارل فردریش گاوس آلمانی کار کولمب را در طول قرن 18 و اوایل قرن 19 گسترش داد . معادله پواسون (منتشر شده در سال 1813) و قانون بقای بار در دو خط تقریباً تمام قوانین الکترواستاتیک را شامل می شود. تئوری مغناطیس استاتیک، که مطالعه میدان های مغناطیسی حالت پایدار است، نیز از قانون کولمب توسعه یافته است. Magnetostatics از مفهوم پتانسیل مغناطیسی مشابه با پتانسیل الکتریکی استفاده می کند (به عنوان مثال، قطب های مغناطیسی با خواص مشابه با بارهای الکتریکی فرض می شوند).
مایکل فارادی در حال سخنرانی در مورد الکتریسیته و مغناطیس، موسسه سلطنتی، لندن، 23 ژانویه 1846.(بیشتر)
مایکل فارادی بر اساس کار پریستلی ساخته شد و آزمایشی انجام داد که قانون مربع معکوس را کاملاً دقیق تأیید کرد. آزمایش فارادی شامل استفاده از یک سطل یخ فلزی و یک ورق طلا بودالکتروسکوپ اولین آزمایش کمی دقیق بر روی بار الکتریکی بود. در زمان فارادی، از الکتروسکوپ ورقه طلا برای نشان دادن وضعیت الکتریکی یک جسم استفاده می شد. این نوع دستگاه از دو ورقه نازک طلا تشکیل شده است که از یک میله فلزی عایق آویزان شده و در داخل جعبه فلزی نصب شده است . هنگامی که میله شارژ می شود، برگ ها یکدیگر را دفع می کنند و انحراف نشان دهنده اندازه بار است. فارادی آزمایش خود را با شارژ کردن یک توپ فلزی که روی یک نخ ابریشمی عایق آویزان شده بود آغاز کرد . سپس الکتروسکوپ ورق طلا را به یک سطل یخ فلزی که روی یک بلوک عایق قرار داشت وصل کرد و توپ شارژ شده را داخل سطل پایین آورد. با پایین آمدن توپ در سطل، قرائت الکتروسکوپ افزایش یافت و زمانی که توپ در داخل سطل قرار گرفت، به مقدار ثابتی رسید. وقتی توپ بدون دست زدن به سطل بیرون کشیده شد، قرائت الکتروسکوپ به صفر رسید. با این حال، هنگامی که توپ به انتهای سطل برخورد کرد، میزان قرائت در مقدار ثابت خود باقی ماند. در هنگام برداشتن توپ مشخص شد که کاملاً تخلیه شده است. فارادی به این نتیجه رسید که بار الکتریکی تولید شده در بیرون سطل، زمانی که توپ داخل سطل بود، اما با آن تماس نداشت، دقیقاً برابر با بار اولیه روی توپ است. سپس اشیاء دیگری مانند مجموعهای از سطلهای متحدالمرکز را که با مواد عایق مختلف مانند گوگرد از یکدیگر جدا شده بودند، وارد سطل کرد . در هر مورد، زمانی که توپ کاملاً درون سطل قرار گرفت، قرائت الکتروسکوپ یکسان بود. از این فارادی به این نتیجه رسید که بار کل سیستم یک مقدار غیر قابل تغییر برابر با بار اولیه توپ است. این باور امروزی مبنی بر اینکه بقای یک ویژگی اساسی بار است نه تنها بر آزمایشهای فرانکلین و فارادی استوار است، بلکه بر تطابق کامل آن با تمام مشاهدات در مهندسی برق، الکترودینامیک کوانتومی و الکتریسیته تجربی استوار است. با کار فارادی، تئوری الکترواستاتیک کامل شد.