19世纪初，随着对电学的深入研究，电和磁的关系开始引起了人们的注意。法国物理学家阿拉果曾记载过，一场雷电使船上的指南针方向改变了；富兰克林曾发现，莱顿瓶中的电可以使铁针磁化。在矢志搞清电和磁的联系的科学家中，有一位就是丹麦物理学家奥斯特。
奥斯特深受德国哲学家康德、谢林自然哲学的影响，相信光、电、磁等各种自然力具有统一性。还在1807年他在哥本哈根大学担任物理、化学教授时，就已开始着手研究电和磁之间的联系。
根据电流通过直径小的导线会发热的现象，奥斯特推测，通电的导线直径进一步缩小，便会发光，再缩小就会产生磁效应，他做了许多实验，但一直没有发现电能够转化为磁。
失败并没有使奥斯特灰心。他分析，以往人们都是在电流方向上寻找电流的磁效应，莫非电流对磁体的作用根本不是纵向的，而是一种横向的力？他的脑海中闪出一个问号。
1820年4月的一天，奥斯特在给学员们作电学演示实验。他在一个伽伐尼电池的两极间安了一根铂丝，铂丝的下方有一枚小磁针。当他把电路接通的时候，突然发现小磁针微微地抖动，转到了与铂丝垂直的位置上。奥斯特一下愣住了，简直不敢相信自己的眼睛，多少年来梦寐以求的现象终于出现了！
此后三个月，奥斯特一连做了60多个实验，他把磁针放在导线的上下左右，改变导线中电流的方向，观察电流对磁针作用的方向；把磁针放在离导线不同的距离上，看电流对磁针作用的大小；在导线与磁针之间放上玻璃、金属、石头、木块、水等，考察它们对这一作用的影响……1820年7月21日，奥斯特发表了题为《关于磁针上电流碰撞的实验》的论文，向科学界宣布了电流的磁效应。他指出，当电流通过导线时，在导线周围会产生像磁铁那样的磁力；这个电流产生的磁力不是沿着电流方向而是沿着垂直于导线的方向传播的。
奥斯特的发现看来似乎是偶然的，但正如巴斯德所说：“在观察的领域中，机遇只偏爱那种有准备的头脑。”
奥斯特的发现轰动了整个学术界，许多科学家纷纷投入了对电与磁的研究，其中最快做出反应并取得重要成就的就是法国物理学家安培。
安培在得知这一消息后，第二天就重复了奥斯特的实验。7天后，向法国科学院提交了他的第一篇论文，提出了圆形电流产生磁性的可能性，并发现了磁针转动方向与电流方向的关系服从右手定则。
安培发展了奥斯特的实验，不仅研究了电流对磁体的作用，还研究了电流对电流的作用。他发现两条平行的通电导线，当电流方向相同时互相吸引，当电流方向相反时互相排斥。
为了解释奥斯特效应，安培把磁的本质简化为电流，创立了分子电流假说。他提出在原子、分子内部，存在一种叫分子电流的环形电流，正是分子电流的存在，使每一个物质微粒都成为小磁体。在没有磁化的物体内部，所有分子电流的方向是杂乱无章的，它们形成的小磁体也杂乱无章地排列，因此对外不显示磁性。磁化的时候，在外磁场的作用下，每个分子电流产生的磁场方向变得相同，对外就显示出磁的作用。安培把电磁现象上升到一个新的理论高度。
奥斯特的发现拉开了现代电磁学的序幕。2000多年来一直被人们认为毫不相干的电与磁，原来是互相联系的；过去，人们一直以为两个物体之间相互作用的力的方向，在两个物体的连线上，无论万有引力定律还是库仑定律都是如此，而现在电磁作用力却不是这样。由此引发了物理学上的一场革命，导致了场论的诞生。而第一个提出电磁场概念的，就是被人们称作电学之父的法拉第。
磁能生电
法拉第是著名的化学家、物理学家。他于1791年诞生在英国伦敦郊区的一个铁匠家庭。由于家庭贫困，法拉第只上过两年小学，12岁时就到一个书商兼订书匠的家里当学徒。这使他有机会接触到许多书籍。
下班后，当同伴们纷纷离开工场回家时，法拉第却舍不得离去，坐在窗前如饥似渴地读书。
他最喜爱的是自然科学书籍，那里边告诉他许多他从来不知道的有趣知识。法拉第还省吃俭用，用自己一点微薄的工钱，买药品做化学实验。
当时伦敦经常举办科学演讲会，一个先令一张的入场券对法拉第来说相当昂贵，但法拉第仍想方设法去听讲。他认真做笔记，并把笔记誊清，配上插图，作为自己的教科书。
有一次，他有机会听了著名的化学家戴维的演讲，这使他更加向往献身科学事业了。他给戴维写了一封信，并附上了他整理好的听讲记录。这个勤奋好学的年轻人深深打动了戴维，终于，他成了戴维实验室的助手。
靠勤奋与才华，法拉第很快在科坛上崭露头角。他帮助戴维完成了矿井安全灯的发明，发现了氯、二氧化硫硫酸、氨等气体的液化，发现了苯。
奥斯特发现电流的磁效应传到英国后，1821年，英国的一家有名望的杂志《哲学年鉴》邀请戴维写一篇文章，评述电磁学一年来的发展。戴维把这项任务交给了法拉第。
在收集资料的过程中，激发起法拉第对电磁现象研究的巨大热情。他敏锐地意识到奥斯特发现的重要性，法拉第这样评价说：“它猛然打开了一个科学领域的大门，那里过去是一片漆黑，如今充满了光明。”法拉第同奥斯特一样，受到谢林哲学的影响，深信电、磁、光、热是相互联系的。现在，奥斯特证明了电能生磁，摆在眼前的拦路大山就是如何用实验证明磁能生电了。1821年，法拉第在日记中记下了他的光辉思想：“磁能转化为电”，并开始了这方面的艰难探索。
开始，法拉第也像当时许多投入这一研究的科学家一样，简单地认为用强磁场靠近的导线，导线中就会产生电流，或者在一根导线中通入强大的电流，靠近导线中就会产生稳定的电流。
但是，这些实验全都以毫无结果而告终。
历经10年的失败、试验、再失败、再试验，1831年8月29日，法拉第终于取得了突破性的进展。他在一个圆形的铁棒上绕了两个线圈，一个线圈接电源，一个线圈的下方平行地放了一个小磁针。当接通电源的一瞬间，他发现小磁针摆动了一下又回到原来的位置，断开电源时，小磁针又摆动了一下。
法拉第抓住这个一瞬间出现的现象穷追不舍。小磁针的摆动说明另一个线圈也出现电流了，但是它们只在电源接通、断开的瞬间才有，这又是为什么呢？法拉第终于明白了，在电源接通或断开的瞬间，电流是变化的，它们产生的磁场也是变化的，也就是说，只有变化的磁场才能产生感应电流，问题的关键在于变化！
法拉第十分激动，他又设计了几十个实验，结果证明了，只要穿过闭合回路中的磁通量发生变化，回路中就会产生感应电流，这就是著名的电磁感应定律。
磁能够生电，法拉第10年前写在日记上的预言实现了。电磁感应的发现，为发电机的发明奠定了理论基础。现代发电机就是根据这一原理工作的。法拉第本人根据电磁感应现象，制造出世界上第一台直流发电机。那是在一个U形磁铁的南北极之间，插入一个可以旋转的圆形铜盘，导线的一端缠绕在铜盘的轴心上，另一端用电刷与铜盘边缘相接触。当铜盘旋转时，在铜盘与导线组成的回路中就产生了电流。尽管这个发电机非常简陋，发出的电还不及现在的玩具发电机，但它第一次把机械能转化成了电能，为人类打开了电气化的大门。
为了证实用各种不同方法产生的电在本质上都是一样的，法拉第仔细研究了电解液中的化学现象。1834年总结出了法拉第电解定律。
他还探索了电磁和光的关系，历经多次失败，百折不挠，终于在1845年观察到了磁使偏振光旋转的现象，磁力越强，偏转角度越大，这就是有名的磁光效应。法拉第在人类历史上第一次证实了磁对光的作用，播下了电、磁、光统一的种子。
法拉第的另一重大贡献，则是创立了场论，引入了电场和磁场的概念。
在牛顿的经典力学中，两个物体之间的作用力如万有引力的传递既不需要媒介，也不需要时间，也就是说是超距离作用的，并且遵从与距离的平方成反比的关系，就连在库仑定律中，静电荷之间的作用也是这样的。
法拉第在大量电磁实验的基础上，提出了完全不同的崭新概念。他认为带电体、磁体周围会产生电场或磁场，电作用或磁作用是通过电场或磁场来传递的，而不是超距作用。法拉第还以惊人的想像力，引入磁力线、电力线来表示场的强弱变化。他曾做过一个实验，在一张纸上撒上一些铁粉，纸的下边放上一个磁棒，当他轻轻抖动纸片时，铁粉就集合成了许多线，清楚地呈现出磁场的力线。
与法拉第同时探索电磁感应现象的科学家还有不少。美国物理学家亨利也独立地发现了电磁感应现象。1827年，他用一个纱包铜线在一个铁芯上绕了两层，然后通电。结果铁芯中仅3公斤的铁片居然能吸引300公斤的物体。他以此为开端，发现了自感现象。
不过，无论从研究的规模、深入的程度、取得的成果来看，没有哪一个科学家比得上法拉第。因此人们把发现电磁感应定律的主要功绩归功于法拉第，并把电磁感应定律称为法拉第电磁感应定律。
法拉第取得了如此伟大的成就，但他从不计较名誉、地位，更不看重钱财。他拒绝了许多制造商的高薪聘请，谢绝了大家提名他为皇家学会会长和维多利亚女皇准备授予他的爵位，终身在皇家学院实验室从事科学研究。
爱因斯坦曾高度评价法拉第，说他在电学中的地位就相当于伽利略在力学中的地位，法拉第奠定了电磁学的实验基础。
电磁波的预言
正像许多新思想、新理论刚刚诞生之时不为人们所理解一样，法拉第提出的场的概念也迟迟不为人们所接受。特别是由于法拉第没有受过系统的正规教育，数学水平不够高，因此他对电磁场的研究，只能停留在对力线的描述上，不能把它变成精确的定量的理论。
是一位年轻的物理学家把法拉第萌发的新思想用精确的数学形式表示出来，并把它发展成为完整的电磁场理论，他就是麦克斯韦。
麦克斯韦也是英国人，诞生在1831年，比法拉第晚出世40年。他的父亲是一个律师，但主要兴趣却是制作各种机械和研究科学问题。他父亲对科学的爱好对麦克斯韦产生了很大的影响。麦克斯韦从小喜爱数学，14岁时就在爱丁堡皇家学会发表了画椭圆曲线的论文，16岁考入爱丁堡大学学习物理，19岁时转入剑桥大学。他因设计著名的色陀螺而轰动科学界，获得皇家学会奖章，24岁就成为大学教授。
早在剑桥大学求学时，麦克斯韦就被法拉第的崭新观念所吸引，并立志要把它用数学形式表达出来。
1856年，25岁的麦克斯韦写出了《论法拉第的力线》的论文，引入一种新的矢量函数来描述电磁场，法拉第看到后大加赞扬。
1860年，麦克斯韦登门拜访了年近七旬的法拉第，他们一见如故，谈得十分投机。麦克斯韦崇敬地请法拉第指出他论文的缺点，法拉第非常诚恳地说：“你不应该停留在用数学来解释我的观点，而应该突破它。”麦克斯韦受到极大的鼓舞。
当时在电磁学领域已经建立了四大定律，它们是库仑定律、高斯定律、法拉第定律、安培定律。麦克斯韦深入研究了法拉第提出的场，以此为起点，综合各家之长，终于提出了著名的麦克斯韦方程组，它由四个方程式组成，几乎包括了已有的全部电磁学的规律，其构思深刻奥妙，表达简洁明了，以致后人赞誉它是“神仙写出来的”。
在这里麦克斯韦发展了法拉第的电磁感应定律。他指出电磁感应的本质是变化的磁场产生电场，不论周围有无闭合回路存在。同时他也发展了电流的磁效应，指出不仅电流能够产生磁场，任何变化的电场都要在周围空间产生磁场。
这样，麦克斯韦就为我们勾画出一幅完美的图像：变化的电场在它周围产生变化的磁场，变化的磁场又在周围产生变化的电场，变化的电场再产生变化的磁场……如此不断交替产生，就构成了统一的电磁场。而一圈圈变化的电场和磁场向四周不断传播出去，就形成了电磁波。
麦克斯韦不仅预言了电磁波的存在，而且计算出电磁波在真空中的传播速度是3×108米/秒，与光的速度相同，从而进一步预言了光也是电磁波，是一种可以引起人们视觉的电磁波。
青出于蓝而胜于蓝。麦克斯韦站在巨人肩上，终于建成了电磁理论的宏伟大厦。正像牛顿继哥白尼、伽利略、开普勒等人之后，创立了经典力学，完成了物理学的第一次革命，麦克斯韦继承库仑、欧姆、安培和法拉第之后，创立了经典电磁学理论，完成了物理学上的第二次革命。
麦克斯韦在天文学、气体分子运动理论、热力学方面也都作出了卓越的贡献。
捕捉电磁波
尽管麦克斯韦用严密的数学论证了电磁波的存在，但是在人们心目中电磁波却是那样神秘莫测，既不像水波可以看得见，又不像声波可以听得见。那么，怎么才能证明电磁波真的存在，麦克斯韦的理论是正确的呢？
麦克斯韦生前没有看到他的理论被证实，他积劳成疾，48岁就患癌症去世了。在麦克斯韦去世后的1887年，一个德国青年物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在。
1878年，21岁的赫兹来到柏林大学攻读电学。他的导师亥姆霍兹是最早支持麦克斯韦的少数几个杰出科学家之一。亥姆霍兹建议柏林科学院悬赏征求证实电磁波的实验，同时鼓励他的学生赫兹去解决这个问题。
赫兹也为麦克斯韦的理论所吸引，他欣然接受了导师的建议，从此几十年如一日，孜孜不倦地投入到寻找电磁波的研究中。
要证明电磁波的存在，首先就要能够产生电磁波。很长一段时间，赫兹苦于找不到产生迅速变化的电磁场的办法。有一天，赫兹在实验室工作，他发现当把一个两端间留有很小间隙的弯成长方形的铜线接到感应线圈上做放电实验时，在间隙部位出现了一个来回迅速跳跃的小火花。赫兹立即意识到，这个跳动的小火花不正是可以产生变化的电场和磁场吗？
那么又怎样接收电磁波呢？他百思不得其解。当他从各种设想又回到麦克斯韦的电磁理论时，突然顿悟，电磁波既然向四面八方传播，那么在它传播的空间的导线中不是应当产生电流吗？观察导线中有无电流应当是很容易的事情。
