Det är kanske inte helt enkelt att ge en allmänt accepterad definition av ämnet fysik. Både uppslagsböcker och fysiker ger skiftande svar på frågan. Min egen uppfattning är att fysik handlar om och utgår ifrån begreppet kra  vilket tillsammans med begreppet energi bildar dess kärna. Särskilt vill jag framhålla den definition som anges av Bonniers svenska ordbok: Fysik är "vetenskapen om naturkrafterna och energin i dess olika former". Min strävan är att låta denna definition löpa som en röd tråd i undervisningen och i denna bok.

Innehåll

Vi lägger därför största vikt på kraftbegreppet och dess konsekvens: växelverkningen. I första kapitlet (kapitel 2) fokuserar vi på de olika slag av kraftverkan som förekommer mellan elektriska laddningar vilka direkt kan relateras till deras rörelse, dvs. laddningar i vila, i likformig rörelse och i acceleration. Dessa krafter benämns elektrisk, magnetisk respektive induktiv. Vi behandlar alltså dessa växelverkningar sammanhållet och formulerar de kraftformler som beskriver observationer och mätningar.

De följande kapitlen är mer eller mindre raka tillämpningar av kraftformlerna. Begreppet energi, som införs i kapitel 3, utgår ifrån och är en direkt konsekvens av kraft via begreppet arbete. Vi visar hur denna princip tillämpas för både elektrisk och magnetisk energi. Kapitel 4 behandlar makroskopiska system vars egenskaper erhålls via en summering av ömsesidiga växelverkningar mellan infinitesimala element. I tillämpningar är systemen ofta homogena och beräkningarna kan då förenklas med hjälp av de geometriska kvantiteterna kapacitans och induktans. I kapitel 5 och 6 diskuteras ledaren och elektriska kretsar vilket utgör den experimentella miljö ur vilken elektrodynamiken har utvecklats och tekniska tillämpningar har sitt ursprung. Vi behandlar först den mikroskopiska beskrivningen av elektrisk ledning, resistansens ursprung och dess relation till värmeutveckling. Vidare diskuteras resonanskretsen och de övriga två kretskomponenterna: kapacitans och induktans.

I kapitel 7 introduceras den elektriska och magnetiska dipolen, väsentliga begrepp eftersom naturen vanligen är konstruerad eller kan åtminstone approximeras till att bestå av dylika objekt. Centralt är då uttrycken för elektrisk och magnetisk dipol-dipolväxelverkan. Dessa är fundamentala för naturens dynamik. I kapitel 8 studerar vi hur olika elektriskt och magnetiskt neutrala material responderar på elektrisk och magnetisk påverkan och utgår då ifrån att materialet är uppbyggt av dipoler. Den matematiskt strikta behandlingen av dipol-, eller generellt multipol-, växelverkan presenteras i tillhörande appendix A och B.

I kapitel 9 visar vi konceptuellt hur den magnetiska och induktiva dynamiken följer som rörelsekonsekvenser av den elektriska under antagandet att växelverkningar tar tid, de förmedlas med ljusets fart. Alternativt kan man utifrån kännedom om elektrisk och magnetisk kraft härleda ljusets fart. Vi kommer i ett specialfall kunna härleda såväl den magnetiska kraften som Faraday- Henrys induktionslag. Vidare visas hur elektrodynamiken är relaterad till relativitetsteorin. Faktum är att magnetism är den rörelsekonsekvens på vilken den speciella relativitetsteorin baseras. Eftersom vi utgår ifrån begreppet kraft är materialet unikt för denna bok.

I kapitel 9 introduceras också Lorentz-tranformationer i form av en handledning för att självständigt kunna utveckla denna den formella basen för speciell relativitetsteori. Förkunskaper till kapitel 9 är endast kapitel 1-3 varför dessa fyra kapitel kan utgöra en kortkurs inom basal elektrodynamik och dess relation till relativitetsteori. I kapitel 10, slutligen, introduceras fältteorin för elektrodynamiken vilket leder oss till Maxwells ekvationer, grunden för den elektrobaserade ingenjörsvetenskapen. Fälten är förvisso redan definierade genom kraftformlerna, men uttrycks i Maxwells ekvationer som sin divergens och rotation. Vi motiverar detta genom att visa att fältens randvillkor är på så sätt givna.

Ett viktigt särdrag hos denna bok är sålunda att fältteorin introduceras det att de fysiska fenomen som utgör elektrodynamiken beskrivits, tolkats och behandlats i termer av de grundläggande krafterna.