一、库仑定律
人们很早就对静电现象有所了解，我国古代就有着“琥珀拾芥”的静电知识记载。
电力与引力不同，它有正、负两种。大小相等、性质相反的电荷可以彼此抵消。世界上一切不带电的物体，全是等量正负电荷的组合体。
最早探索静电力规律的，是18世纪一位军事工程师查理·库仑。库仑早年在西印度群岛服役9年，后因病退伍回家，这位工程师喜欢自己动手，擅长制作简单的仪器。
1777年，他发明了一种用细金属丝制成的扭秤，想用来测量以前无法测量的力。静电力到底服从什么规律？便是库仑测量的主要内容。这个实验，方法很简单。将电荷Q1放在左边，右边用细金属丝悬挂一个摆，带电荷Q2。Q1和Q2同性则相斥，异性则相吸。这时，Q2所受到的吸引力就跟一个钟摆受到地球的引力一样。大家知道，摆的周期与所受的力的平方根成反比：周期=常数F根据这个原理，通过测量周期，就可以决定出这个力的大小。
从1784年开始，库仑在法国皇家科学院备忘录中，发表了一系列有关静电力测量结果的论文。他从许多数据中，归纳出静电规律：两个质点分别带电荷Q1、Q2，距离为R，那么，它们之间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比。其公式为：F=KQ1Q2R2，这就是人们认识电磁力的第一个基本定律——库仑定律。式中K表示一定量纲的比例常数，其值在真空中为8.987×109牛顿·米2/库仑2
不难看出，这个公式和万有引力公式十分相似，所不同的是，引力总是相互吸引，静电力却有正有负，表现为力有引有斥，再就是在强度上差异甚大，静电力要比引力强1036倍。
现在，我们来思考一个问题，为什么氢原子核外面只有一个电子呢？原来，这里就是库仑定律的规矩，大家熟悉，电场的强弱可以用电力线的疏密来描写。我们把穿过某一面积的电力线条数称为电通量。根据电力与距离平方成反比的库仑定律可以证明，对于一个包量等量正、负电荷体系的闭曲面，穿过它的电通量为零。也就是说，这种体系不可能把静电力漏到很远的地方去，从电学的性质讲，它是稳定的。氢原子的原子核中只有一个带正电的质子，所以外面只有一个带负电的电子才能组成稳态结构。其它各种元素无不如此。
倘使自然界的静电规律不符合库仑定律，哪怕是稍微有一点差异，例如，静电力不与距离的平方成反比，而是与距离的1.9次方成反比，那将会发生什么情况呢？此时，穿过包围氢原子闭曲面的电通量不再等于零，也就是说，有静电力线（流进闭曲面和流出闭曲面的电力线之差）穿过闭曲面，这说明静电力可以渗透到氢原子外面很远的地方去。大家可想而知，如果氢原子的电性真的发生了这种改变，它将影响到氢原子与其它原子的结合，由氢原子和氧原子结合的化合物——水的性质，也不知会变成一个什么样子？它显然再不会具有今天人们所熟知的性质了。所幸的是，这一切都不是真的，世界被库仑定律“统治”着，使我们在今天的世界上生活得很好。
二、法拉第和麦克斯韦
在自然界中，除了电力之外，还有一种和电力十分相似的力——磁力。磁石吸引铁的现象，也早为人们所熟悉。中国古代四大发明之一——指南针，便是这种力的应用。磁力的大小，也是库仑通过实验测出的，并由高斯建立了它的定量单位制，故称高斯定律。它与库仑定律、万有引力定律的结构形式几乎没有区别。后来，丹麦物理学家奥斯特发现了电与磁之间的联系。他证明一根通电的导线，会绕着磁极旋转；反之，一个磁铁也有绕一根固定的导线旋转的趋势。
1825年，又有一位法国科学家安培，发现了电磁学的第三个基本定律——安培定律。他证明，通有电流的圆形圈，就像普通的磁铁那样，有吸引和排斥作用。根据这一发现，他认为磁体的微粒中，存在着很小的圆形电流。如果这些微粒的电流都在同一方向流动，即产生磁力。
19世纪前期，由于科学家们的努力，人类对电力知识的认识有了很大的进步。但是，对电力和磁力的最关键性的研究工作，是由法拉第和麦克斯韦来完成的。
在一些伟大科学家的经历中，很少有像米哈依尔·法拉第那样动人的。他不是名门子弟，也没有受过正规的中等教育，更谈不上念大学。他靠自己的勤奋好学和对自然科学的酷爱，更由于遇到了伯乐式的良师戴维，终于登上了科学的高峰。
19世纪20年代，法拉第在自己的研究笔记中，写着这样一句话：“把磁变为电”。这句话的分量，以及以后被他的实验所证实的伟大意义，是他自己当时怎么也估量不到的。在探索把磁变为电的道路上，开头几年，法拉第也屡遭失败，无论怎样调弄仪器，都无法用一块磁铁来产生电流，也无法用恒定电流通过线圈时产生的磁来形成电流。时间一年一年地过去，法拉第也在不间断地探索。1831年的一天，发生了这样一件偶然的事：当连接电池的开关突然断开的一瞬间，电流计的指针忽然偏转了一下。法拉第所追求的正是这一现象，这件事当然引起他的注意。他紧紧地抓住这个线索，反复地做了许多实验，终于发现了磁也能产生电力，条件是这个磁必须是动的。
发现了动磁产生电力之后，法拉第又非常形象地描写了电力和磁力是怎样从一个物体传递到另一个物体的。为了对这个现象进行解释，他引入了一个非常重要的概念——场。他认为，任何一个带电体，周围都存在着电场，任何一块磁铁的周围，也存在着磁场。电场和磁场就是电力和磁力的传递者。但是，电场与磁场之间倒底有什么关系呢？在19世纪前半个世纪中，物理学家们一直在思考着这个问题。正确解答出这个问题的是英国另一位杰出的物理学家詹姆士·麦克斯韦。
从1854年开始，麦克斯韦就致力于研究有关电力和磁力的理论。麦克斯韦的研究方向一开始就是很明确的。他要把法拉第等人的一些物理想法写成定量的数学公式。他对法拉第的贡献非常敬佩，整天研读法拉第的实验报告。经过多年的研究之后，麦克斯韦发现当他把四个定律的数学方程式表达出来之后，发现这些公式与他想达到的目的并不相容，彼此矛盾，不能统一电磁力。为了克服这个困难，麦克斯韦在电磁规律上加上一项电场随时间的变化。于是，整个方程就变得相容了，而且不违反法拉第和安培定律。
物理学发展到这里，标志着人类对电磁力的认识步入了一条新的坦途，也是整个物理学史上一个非常重要的发展。麦克斯韦的方程式告诉我们几个非常重要的结论：（1）电和磁不可分割地出现在同一组基本方程组中，电力和磁力是统一力；（2）变化的电场可以引起变化的磁场，变化的磁场又引起新的变化着的电场，这种电磁场在空间的传播叫电磁波；（3）电磁波的性质，尤其是它的传播速度和光速完全相等。这一点不能不使人相信，光就是电磁波。
这些结论，是19世纪物理学中最伟大的发现之一。
