La découverte par Œrsted, en 1821, de l’existence d’un champ magnétique autour de tous les côtés d’un fil transportant un courant électrique indique qu’il existe une relation directe entre l’électricité et le magnétisme. De plus, cette interaction semblait alors différente des forces gravitationnelles et électrostatiques, les deux forces de la nature alors connues. La force exercée sur l’aiguille de la boussole ne la dirigeait pas vers ou à l’opposé du fil porteur du courant, mais agissait à angle droit par rapport à celui-ci. Œrsted a déclaré que « le conflit électrique agit de manière tournante ». La force dépendait également du sens du courant, car si le flux est inversé, la force l’est aussi.
Œrsted n’a pas compris complètement sa découverte, mais il observe que l’effet est réciproque : un courant exerce une force sur un aimant, et un champ magnétique exerce une force sur un courant. Le phénomène est approfondi par André-Marie Ampère, qui découvre que deux fils parallèles parcourus par un courant exercent une force l’un sur l’autre : deux fils conduisant des courants dans le même sens sont attirés l’un vers l’autre, tandis que les fils contenant des courants dans des directions opposées s’éloignent l’un de l’autre. Cette interaction est médiée par le champ magnétique que chaque courant produit et constitue la base de la définition internationale de l’ampère.
La relation entre les champs magnétiques et les courants est extrêmement importante, car elle a conduit à l’invention du moteur électrique par Michael Faraday en 1821. Le moteur homopolaire de Faraday est constitué d’un aimant placé dans un bain de mercure. Un courant électrique passe par un fil suspendu à un pivot au-dessus de l’aimant et plonge dans le mercure. L’aimant exerce alors une force tangentielle sur le fil, le faisant tourner autour de l’aimant aussi longtemps que le courant est maintenu.
Les expériences menées par Faraday en 1831 ont révélé qu’un fil se déplaçant perpendiculairement à un champ magnétique développe une différence de potentiel entre ses extrémités. Une analyse plus poussée de ce processus, connu sous le nom d’induction électromagnétique, lui a permis d’énoncer le principe, désormais connu sous le nom de loi de Lenz-Faraday, selon lequel la différence de potentiel induite dans un circuit fermé est proportionnelle au taux de variation du flux magnétique à travers la boucle. L’exploitation de cette découverte lui a permis d’inventer le premier générateur électrique en 1831, avec lequel il a converti l’énergie mécanique d’un disque tournant de cuivre en énergie électrique.
