ระบบโทรเลขแม่เหล็กไฟฟ้าตั้งแต่ปี ค.ศ. 1820 เป็นต้นมา ใช้สายสัญญาณสองสายหรือมากกว่า เพื่อส่งสัญญาณไปและรับกลับ จากนั้นนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน คาร์ล เอากุสท์ ฟอน ชไตน์ไฮล์ (เยอรมัน: Carl August von Steinheil) ได้ค้นพบในปี ค.ศ. 1836–1837[1] ว่าพื้นดินสามารถถูกใช้เป็นเส้นทางกลับเพื่อให้ครบวงจรได้ ทำให้สายกลับเป็นสิ่งที่ไม่จำเป็น อย่างไรก็ตาม มีหลายปัญหากับระบบนี้ สัญญาณรบกวนถูกขยายมากขึ้นบนสายโทรเลขข้ามทวีปที่ถูกสร้างขึ้นใน ปี 1861 โดยบริษัทเวสเทิร์นยูเนียน ระหว่างเมืองเซนต์โยเซฟ รัฐมิสซูรี กับเมืองแซคราเมนโต รัฐแคลิฟอร์เนีย ในระหว่างสภาพอากาศแห้ง การเชื่อมต่อกับพื้นดินมักจะเกิดความต้านทานสูง ที่จำเป็นต้องมีน้ำมาเทลงบนแท่งดิน (อังกฤษ: ground rod) เพื่อให้โทรเลขหรือโทรศัพท์ใช้งานได้

ต่อมาเมื่อโทรศัพท์เริ่มมาแทนที่โทรเลข พบว่ากระแสในผิวโลกที่เกิดจากระบบไฟฟ้า, รถไฟ ไฟฟ้า, วงจรโทรศัพท์และโทรเลขอื่น ๆ และแหล่งธรรมชาติรวมทั้งฟ้าผ่าทำให้เกิดการรบกวนที่ยอมรับไม่ได้สำหรับสัญญาณเสียง ดังนั้นระบบสองสายหรือระบบวงจรโลหะได้ถูกนำมาใช้อีกครั้งในราวปี ค.ศ. 1883[2]