Un circuito elettrico chiuso con flusso di energia illustra le due parti della forza elettromagnetica: elettricità e magnetismo. L’elettricità viene prodotta quando gli elettroni vengono spinti attraverso un filo conduttore da una sorgente di tensione, ad esempio una batteria. Non solo il filo originale possiede un flusso di elettroni, ma produce anche un campo magnetico attorno a quel flusso. Questi comportamenti di energia elettromagnetica vengono accoppiati: il flusso di elettroni e il campo magnetico che il flusso crea. Se un filo in cui scorrono gli elettroni viene avvicinato a un altro filo, il campo magnetico del primo filo indurrà un flusso – una corrente indotta – lungo il secondo filo.
Nel 1831, Michael Faraday pubblicò la sua scoperta che una corrente in un filo poteva indurre corrente in un altro filo. Nel 1862, questo fenomeno di corrente indotta fu descritto matematicamente da James Clerk Maxwell; si basava sulle equazioni di colleghi che avevano descritto altri scambi energetici, come flussi di stress nei solidi e flussi di fluidi nei liquidi. L’equazione di Maxwell illumina le ragioni della corrente indotta, o induttanza, mostrando che il flusso di elettricità può essere misurato in due modi: come una caduta di tensione che forza il flusso di elettroni e come un campo di flusso magnetico, originato nel flusso.
La corrente indotta può essere amplificata quando un filo elettricamente conduttore viene forzato in una bobina stretta nella direzione di una corrente. Un trasformatore funziona posizionando le bobine di due circuiti paralleli e vicini l’uno all’altro in modo che l’energia elettrica venga trasferita da un circuito all’altro. Questo accoppiamento induttivo si verifica quando i campi magnetici emanati dalle bobine si intersecano in fase tra loro, trasferendo una quantità massima di energia. Questo scambio è simile alla spinta data a un bambino su un’altalena: se la spinta è cronometrata correttamente, l’altalena viene spinta verso l’alto alla massima velocità.
Quando un filo con una corrente viene avvolto attorno a un’asta di ferro, può produrre un campo magnetico che può attrarre o respingere il campo magnetico di un altro di questi elettromagneti. Un motore e un generatore sono costituiti ciascuno da due magneti, uno mobile e uno fisso. Il magnete mobile, quando entra in contatto con il magnete stazionario, induce un cambiamento nella direzione del flusso di elettroni, che fa sì che i magneti si respingano l’un l’altro. Questo cambiamento nella direzione della corrente indotta crea una spinta e una trazione alternate, facendo ruotare il magnete in movimento. L’induttanza può funzionare nella direzione opposta quando l’energia meccanica proveniente da un’elica rotante collegata a un magnete del generatore forza il flusso di elettroni nelle batterie di accumulo.