原始的洛倫茲力的公式為

其中 是電場強度， 是磁場強度， 是三維速度， 是三維洛倫茲力

該公式體現了三維洛倫茲力分為兩部分，一部分為電場力，一部分為磁場力，電場和磁場是兩種獨立的物理性質

但是從狹義相對論的觀點看，上述公式不能反映本質的物理規律，或者說並非描述電磁場特性這一自然律的本質性方程

為什麼呢？狹義相對論認為什麼才是反映自然律本質的方程？

即滿足洛倫茲協變性的張量方程，這也是狹義相對性原理的要求

那如何才能滿足洛倫茲協變性，有沒有可能該方程只是數學形式上不滿足，並不需要改寫，而只需要變下形式

這裡先說下，像牛頓力學的 （此處 指三維力，以區別下述電磁張量的 ）這個方程，顯然也沒有洛倫茲協變性，變下數學形式是不行的，必須改寫成 ， 是四維力， 是四維加速度

那麼原始的洛倫茲力公式呢，我們試試，看能否變下數學形式，而不需要改寫就可以滿足洛倫茲協變性

根據原始的洛倫茲力公式，得 ， 是三維動量

繼續得

其中 輪流取

因此，若定義一個二階反對稱張量 （ ）

其中 ，

則可得 （ 出現兩次，為愛因斯坦慣例，即迴圈求和）

因此得 （1）

為四維洛倫茲力的 的空間部分

另外，

上述 為三維電場力向量， 為電荷的總能

又

因此

故四維洛倫茲力的時間分量 （2）

因此，結合（1）（2），可以合併為

或者直接寫為

上式即四維洛倫茲力的公式，也就是說，引入一個電磁張量 後，洛倫茲力的原始數學定義形式，可以變形為上述形式

而上面這個式子，顯然是洛倫茲協變的，因為兩邊的所有物理量都是（洛倫茲協變）的張量

因此，按照狹義相對論的觀點，上式體現了電磁力效應的本質

即，對電場強度和磁場強度的描述，本身就是可以由（也應該由，因為上式是洛倫茲協變的）統一的物理量——電磁張量 來描述

換句話說，電場和磁場本身就是一個東西

為何選取慣性參考系不同時，會測出不同的電場和磁場大小？

因為上述式子中，電荷的四維速度 在不同慣性系中大小是不同的，匯出的 的各分量則不同

這就是所謂的“電場力和磁場力與慣性系選取有關，甚至某些慣性系，比如與電荷相對靜止的慣性系，只測得出電場，而某些慣性系，比如與磁鐵相對靜止的慣性系，又只測得出磁場”的原因所在

因此，狹義相對論認為，電磁互為相對論效應就是這個意思，本身電磁就是一個東西，只是慣性座標變換的效應而已，這種座標變換效應，就如同速度、固有時流逝量等，選取不同慣性系時測得的結果不同，一個道理