Elektrodynamikk

Elektrodynamikk er grenen av fysikk som studerer samspillet mellom elektriske og magnetiske felt og bevegelsen til ladede partikler. I sin klassiske form bygger den på Maxwells ligninger og Lorentz-kraften, som beskriver hvordan elektriske og magnetiske felt genereres av ladninger og strømmer, og hvordan disse feltene påvirker ladede partikler.

Maxwells ligninger beskriver hvordan feltordninger utvikler seg i tid og rom, hvordan elektrikse felt kommer fra ladninger, og hvordan magnetiske felt oppstår av strømmer. Den resulterende dynamikken gir opphav til elektromagnetiske bølger som kan forplante seg i vakuum med lysets hastighet. Energi og momentum til feltene flyttes gjennom rommet via Poynting-vektoren. Løsningene krever ofte potensialer, som den skalar φ og vektorpotensialet A, hvor gjenkjennelser i valg av gauge (for eksempel Lorenz- eller Coulomb-gauge) forenkler beregninger. Feltet rundt bevegelige ladede partikler kan også beskrives ved Liénard-Wiechert-potensialer.

I kvantemekanisk retning beskrives elektromagnetiske interaksjoner av kvanteteorien elektrodynamikk (QED), der elektromagnetisk energi formidles av fotoner. Den klassiske elektrodynamikken er en grenseavledet teori av QED når antallet fotoner er stort eller feltstyrken er liten.

Anvendelser omfatter radiokommunikasjon og kringkasting, optikk og fotonikk, mikrobølger, radar, røntgenkildedannelse, magnetresonansavbildning (MRI), samt partikkelakseleratorer og plasmafysikk. Historisk ble elektrodynamikk utviklet gjennom Maxwells arbeider på 1860- og 1870-tallet, som bandt elektrisitet og magnetisme sammen og la grunnlaget for moderne teoretisk og teknisk fysikk.