Lorsque l’on sépare deux charges électriques complémentaires et qu’on les éloigne l’une de l’autre, elles donnent naissance, dans tout l’espace compris entre elles et dans l’espace environnant, à un champ électrique, c’est-à-dire qu’une petite charge électrique d’épreuve apportée dans cette région y sera soumise à une force, dont la direction définit à chaque endroit celle des lignes de forces du champ, et dont la grandeur, divisée par la valeur de la charge d’épreuve, définit l’intensité du champ. La loi même de variation des forces élémentaires d’attraction électrique, en fonction de la distance (loi de Coulomb) conduit à une conséquence fort importante : L’énergie potentielle électrique, qui est par définition égale au travail qu’il a fallu dépenser contre les attractions électriques mutuelles pour éloigner les deux charges complémentaires l’une de l’autre, se présente, dans le calcul, sous la forme d’une intégrale de volume étendue à tout le champ électrique ; c’est dire que cette énergie peut être considérée comme localisée dans l’espace ainsi perturbé. La densité de cette énergie est égale au carré du champ électrique multiplié par le coefficient numérique
Outre ce champ électrique, qu’elles produisent statiquement, du seul fait qu’on les a éloignées les unes des autres, les charges éléctriques produisent de plus, quand elles sont en mouvement, une autre perturbation qu’on appelle un champ magnétique. Les forces magnétiques (d’attraction ou de répulsion suivant les cas) se manifestent en particulier entre deux courants électriques, qui ne sont autres que des flux d’électrons parcourant les conducteurs. Les mouvements des électrons sur leurs orbites dans les atomes représentent aussi des circulations systématiques de charges électriques : Si les atomes sont orientés au hasard dans tous les sens, les actions mutuelles correspondantes ont des résultantes nulles ; mais si l’on peut procéder à une orientation systématique des orbites atomiques (aimantation), il en résultera les forces magnétiques que l’on observe entre deux aimants ou entre aimants et courants. Comme l’énergie électrique, l’énergie magnétique se présente sous une forme analytique telle qu’on peut la considérer comme localisée dans le champ magnétique.
L’ensemble du champ électrique et du champ magnétique constitue un champ électromagnétique. On voit que, si la nature et la distri-
