¿Cuáles son los temas más importantes en electromagnetismo que resumen los otros?

Todos los atributos clásicos del campo electromagnético (creación de los campos eléctricos y magnéticos y sus efectos) se incluyen en las ecuaciones de Maxwell y la fuerza de Lorentz.

Los campos eléctricos y magnéticos en las ecuaciones de Maxwell pueden resumirse en un 4-vector llamado el potencial electromagnético de cuatro, que a menudo es más simple que trabajar directamente con los campos y que muchos consideran más fundamental que los campos. Para cualquier campo dado, el potencial no es único; se puede construir de varias maneras y la libertad de elegir se llama “libertad de calibre”.

En la teoría del campo cuántico, el potencial electromagnético 4 se cuantifica, lo que conduce a la noción de “fotones” con algunas propiedades similares a las partículas. Además, la teoría del campo cuántico predice la existencia de un “vacío cuántico” que tiene energía electromagnética distinta de cero en el espacio vacío.

Cuando se estudia junto con electrones y positrones, esto se convierte en electrodinámica cuántica, que es un modelo extremadamente preciso de las interacciones entre el campo electromagnético y las partículas cargadas. Para que esta teoría dé resultados significativos, es necesario utilizar la “renormalización”, que básicamente dice que la carga observada y la masa del electrón no son las cantidades subyacentes reales, sino el resultado de las complejas interacciones involucradas. Los valores “básicos” de estas cantidades son en realidad mucho menores, por lo que debemos ajustarlos juiciosamente para obtener un resultado finito. Aunque podría decirse que es un procedimiento extraño, ha sido notablemente exitoso.