Saga rafsegla

Strax vorið 1820 uppgötvaði danski Johann Oersted þessa meginreglu fyrir tilviljun. Árið 1822 uppgötvuðu frönsku eðlisfræðingarnir Arago og Lussac að þegar rafstraumur fer í gegnum vír sem inniheldur járnblokk segulmagnar hann járnblokkina. Þetta var í raun upphaflega uppgötvun meginreglunnar um rafsegul. Árið 1823 gerði Sturgeon svipaða tilraun: hann vafði 18 snúninga af berum koparvír um U-laga járnstöng sem var ekki segull. Þegar koparvírinn var tengdur við rafselu myndaði koparspólan í kringum U-laga járnstöngina þétt segulsvið og breytti þannig U-laga járnstönginni í „rafsegul“. Segulorka þessa rafseguls var margfalt magnuð samanborið við varanlega segla; það gæti dregið að sér járnkubba sem eru 20 sinnum eigin þyngd. Þegar rafmagnið var slitið gat U-laga járnstöngin ekki dregið að sér neina járnkubba og varð aftur venjuleg járnstöng.

Uppfinning Sturgeon á rafsegulnum sýndi fólki bjarta möguleika á að breyta raforku í segulorku. Þessi uppfinning breiddist fljótt út í Bretlandi, Bandaríkjunum og sumum strandlöndum í Vestur-Evrópu. Árið 1829 gerði bandaríski rafvirkinn Henry nokkrar nýjungar í rafsegulsviði Sturgeon, og skipti berum koparvírum út fyrir segulmagns einangruðum vírum og útilokaði þannig hættuna á skammhlaupum af völdum of mikillar koparvírasnertingar. Vegna einangrunar var hægt að vefja vírana þétt saman í vafningum; því þéttari sem spólurnar eru, því sterkara er segulsviðið, sem bætir verulega getu til að breyta raforku í segulorku. Árið 1831 hafði Henry smíðað nýrri rafsegul; þótt hann væri lítill í stærð gæti hann lyft tonn af járni.

Innblásin af tilraunum Oersted á segulmagnaðir áhrifum straums og röð annarra tilrauna, viðurkenndi Ampère að kjarni segulfyrirbæra væri rafstraumur. Hann minnkaði hin ýmsu víxlverkun sem snerta straum og segla í víxlverkun milli strauma og vakti þá grundvallarspurningu að finna lögmálin sem stjórna víxlverkun straumþátta. Til að vinna bug á erfiðleikunum við að mæla einangraða straumþætti beint, hannaði Ampère af nákvæmni fjórar núlltilraunir og náði niðurstöðunum með strangri fræðilegri greiningu. Hins vegar, vegna þess að Ampère hélt hugmyndinni um virkni í fjarlægð í rafsegulsamskiptum, lagði hann fram þá forsendu að krafturinn milli tveggja straumþátta virkaði eftir línunni sem tengir þá í fræðilegri greiningu sinni, í von um að hlýða þriðja lögmáli Newtons, sem leiddi til rangra ályktana. Ofangreind formúla er niðurstaðan eftir leiðréttingu á þeirri rangu forsendu að krafturinn virki eftir línunni sem tengir þá. Það ætti að skilja frá sjónarhóli aðgerða í fjarlægð sem hér segir: straumþáttur myndar segulsvið og segulsviðið beitir krafti á annan straumþátt innan þess.