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1831年，法拉第发现了磁与电之间的相互联系和转化关系。只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流，如图9-3所示。这种利用磁场产生电流的现象被称为电磁感应，产生的电流叫做感应电流。

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电磁感应实验

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电磁感应实验
大多数人还沉迷于用超距力理论来对电和磁的现象做出解释。而法拉第却播下了一颗与众不同的思维火种，他以自己的慧眼看到了力线在整个空间里穿行，如图9-4，这实际是否认了超距作用的存在。他还设想了磁铁周围存在一种神秘且不可见的“电紧张态”，即我们今天所称之为的“磁场” 。他断定电紧张态的变化是导致电磁现象产生的原因，甚至猜测光本身也是一种电磁波。

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法拉第力线示意图
法拉第发现电磁感应这一年，恰逢麦克斯韦诞生。
整整40岁的年龄差，可麦克斯韦在读到法拉第《电学实验研究》一书时，还是轻易地就被法拉第的魅力吸引。数理功底扎实的他，决定用数学定量表述法拉第的电磁理论。
1855年麦克斯韦发表了第一篇电磁学论文《论法拉第的力线》，通过数学方法，他把电流周围存在磁力线的特征，概括为一个矢量微分方程，导出了法拉第的结论。而在这一年，法拉第告老退休，看到论文时大喜过望，立刻寻找这个年轻人，可是麦克斯韦却杳如黄鹤，不见踪影。
直到5年后，孤独的法拉第在1860年终于等来了麦克斯韦，看着眼前这个不善言辞却老实诚恳的年轻小伙，法拉第面露喜色，语重心长地嘱咐：“你不应停留于用数学来解释我的观点，而应该突破它！”听了这句话，麦克斯韦虽表面波澜不惊，内心却汹涌澎湃，他开始全力进攻电磁学。
1862年麦克斯韦发表了第二篇电磁学论文《论物理力线》，这不再是简单地将法拉第理论进行数学翻译，这一次他首创“位移电流”概念，预见了电磁波的存在。两年后他发表第三篇论文《电磁场的动力学理论》，在这篇论文里，他完成了法拉第晚年的愿望，验证了光也是一种电磁波。
最后，麦克斯韦在1873年出版了他的电磁学专著《电磁学通论》。
这是电磁学发展史上一个划时代的里程碑。在这部著作里，麦克斯韦总结了前辈们各大定律，以他特有的数学语言，建立了电磁学的微分方程组，揭示了电荷、电流、电场、磁场之间的普遍联系。这个电磁学方程，就是后来以他的名字著称的“麦克斯韦方程组” 。
世上最伟大的公式
麦克斯韦方程组
花开两朵，各表一枝。以电磁的蓝色火花幻化成的4个完美无缺的公式，共有积分和微分两种绽放形式。
以积分为对象，我们来解读一番麦克斯韦方程组专属数学语言背后的含义。

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（1）电场的高斯定律：
第一个式子是高斯定律在静电场的表达式，其中S是曲面积分的运算曲面，E是电场，ds是闭合曲面上的微分面积，是真空电容率（绝对介电常数），Q是曲面所包含的总电荷。它表示，穿过某一封闭合曲面的电通量与闭合曲面所包围的电荷量Q成正比，系数是。
在静电场中，由于自然界中存在着独立的电荷，电场线有起点和终点，始于正电荷，终止于负电荷，如图9-5所示。只要闭合面内有净余电荷，穿过闭合面的电通量就不等于零。计算穿过某给定闭合曲面的电场线数量，即其电通量，可以得知包含在这闭合曲面内的总电荷。

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静电场电荷
高斯定理反映了静电场是有源场这一特性，即它描述了电场的性质。
（2）磁场的高斯定律：
第二个式子是高斯磁定律的表达式。其中，S、ds物理意义同上，B是磁场，它表示磁场B在闭合曲面上的磁通量等于0，磁场里没有像电荷一样的磁荷存在。
在磁场中，由于自然界中没有磁单极子存在，N极和S极是不能分离的，磁感线都是无头无尾的闭合线，如图9-6所示，所以通过任何闭合面的磁通量必等于零，即磁场是无源场。
图9-6 磁场与磁感线
这一定律和电场的高斯定律类似，它论述了磁单极子是不存在的，描述了磁场性质。
（3）法拉第定律：

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