电

电作为一种能源的发展权力在19世纪后期与蒸汽动力结合之前。这项开创性的工作是由一群国际科学家完成的，包括本杰明•富兰克林宾夕法尼亚伏打意大利帕维亚大学的教授迈克尔·法拉第的英国。正是后者证明了难以捉摸的在1831年，他发现了电和磁的关系，他的实验为两种机械的产生提供了出发点电流以前只能从伏打电堆或电池内的化学反应中获得，并在电动机中利用这种电流。机械发电机和电动机都依赖于强磁体两极之间的连续导线线圈的旋转:转动线圈会在线圈内产生电流，而电流通过线圈则会使线圈转动。发电机和电动机在19世纪中期都有了长足的发展。特别是，法国、德国、比利时和瑞士的工程师们发明了最令人满意的电枢(线圈)形式，并生产了发电机，这使得大规模的商业发电成为可能可行的．

下一个问题是寻找市场。在英国，蒸汽动力，煤炭，和煤气在美国，这样一个市场并没有立即显现出来。但在欧洲大陆和北美有更多的实验空间。在美国托马斯·爱迪生他运用他的发明天才来寻找电的新用途，他开发的碳丝灯表明这种形式的能源可以与天然气作为家用照明。问题是，电力已经成功地用于大型设施，如灯塔，其中的弧光灯是由发电机供电前提但是没有办法把电灯分成许多小单元。的原则白炽灯只要将薄导体密封在真空中防止其烧坏，就可以通过电流使其变成白炽灯。爱迪生和英国化学家斯旺爵士试验了各种材料做灯丝，都选择了碳。结果是一个非常成功的小灯，它可以根据任何要求改变大小。与此相关的是，碳丝灯的成功并不意味着气体的取代照明．煤气最初被用于照明威廉默多克1792年，他在康沃尔郡雷德拉斯的家中担任博尔顿和瓦特公司的代理人。1798年，当他搬到伯明翰苏活区的公司总部时，马修·博尔顿授权他试验用煤气照明，随后煤气照明在19世纪上半叶被全英国的公司和城镇采用。照明通常采用燃烧气体的鱼尾喷射，但在电力照明竞争的刺激下，燃气照明的质量大大降低增强由发明的气灯罩．经过改进，直到20世纪中期，煤气灯在某些形式的街道照明中仍然很受欢迎。

光靠照明不能为电力提供一个经济的市场，因为它的使用仅限于黑暗的几个小时。成功的商业发电依赖于电力其他用途的发展，特别是电力牵引。城市电车的普及和电力牵引系统的采用，如地铁系统伦敦地铁因此，与19世纪80年代末和90年代发电设备的广泛建设相吻合。后来这种能源形式的传播是20世纪最显著的技术成功故事之一，但到19世纪末，大多数生产、分配和利用的基本技术已经被掌握。

内燃机

电则不然构成不管原动机作为一种能源形式多么重要，它都必须由由水、蒸汽或内燃驱动的机械发电机产生。内燃机是一种原动力，它出现于19世纪，既是由于人们对热力学原理有了更深入的科学理解，也是由于工程师们在某些情况下寻找蒸汽动力的替代品。在内燃机中，燃料在发动机内燃烧:加农炮提供了单冲程发动机的早期模型;还有几个人用火药做过实验，把火药作为推动气缸里活塞的一种手段。主要问题是找到一种合适的燃料，次要问题是如何在一个封闭的空间里点燃燃料，以产生一个可以容易和快速重复的动作。第一个问题在19世纪中期通过城镇燃气供应的引入得到了解决，但第二个问题却被证明更为严重棘手的因为很难保持点火均匀。第一台成功的燃气发动机是由艾蒂安垂涎欲滴1859年在巴黎它是紧密地按水平模型建造的蒸汽机，以爆炸当活塞处于中间行程位置时，由活塞两侧的电火花点燃的气体和空气的混合物。虽然在技术上是令人满意的，但发动机的操作成本很高，直到德国发明家引入了改进尼古拉斯•奥托1878年，燃气发动机取得了商业上的成功。奥托采用了四冲程循环从那以后，他的名字就一直被称为感应-压缩-点火-排气。燃气发动机被广泛用于小型工业设施，因此可以省去任何蒸汽工厂所必需的锅炉维护，无论多么小。

石油

内燃机的经济潜力在于对轻型火车头的需求。煤气机是不能提供这一点的，要靠管道供应煤气，就像蒸汽机需要笨重的锅炉一样;但是，通过使用替代以石油为燃料的内燃机开始运转，并带来了重大后果。沥青矿床早在亚洲西南部从古代开始，一直在为建筑材料、光源及药品。美国居民向西扩张，许多宅基地超出了城市天然气供应的范围，促进了对容易获得的天然气来源的开发原油用于煤油(石蜡)的制造。1859年石油行业有了新的意义埃德温·l·德雷克在宾夕法尼亚州成功地钻穿了69英尺(21米)深的岩石以发现石油，从而开启了对世界深部石油资源的勘探和开发。虽然世界石油供应急剧增加，但最初的主要需求是石油煤油，中分数蒸馏从原料中提取，用作油灯的燃料。石油中最易挥发的部分，汽油，一直是一种令人尴尬的废物，直到人们发现它可以在轻型内燃机中燃烧;结果是一种理想的车辆原动机。燃烧原油馏分的石油发动机的成功为这一发展铺平了道路。19世纪70年代，以现有的燃气发动机为蓝本，出现了煤油燃烧的石油发动机，到19世纪80年代末，使用蒸汽的发动机重油在一股急流压缩空气奥托循环已经成为一个很有吸引力的提议，因为这些地方太孤立，无法使用城市燃气。

重油发动机中最大的改进是与鲁道夫柴油他在1892年获得了第一项专利。从热损失最小化的热力学原理出发，迪塞尔设计了一个引擎其中非常高的压缩空气在气缸内的安全自燃当它被小心地注入一定量的油时。这保证了高热量效率但它也必须有一个沉重的结构，因为它要保持很高的压缩，而且在低速时，与其他石油发动机相比，它的性能相当粗糙。因此，它不能立即适用于机车用途，但迪塞尔继续改进他的发动机，并在20世纪成为车辆推进的重要形式。

在此期间，轻型高速汽油发动机占主导地位。这种新型发动机在德国首次应用于运动戈特利布。戴姆勒而且卡尔奔驰1885年，他们分别为第一辆摩托车和第一辆汽车配备了自己设计的发动机。奔驰的“无马马车”成为原型至于现代汽车，它的发展及其后果可以更方便地与交通革命联系起来考虑。

到19世纪末，内燃机在许多工业和运输应用方面开始挑战蒸汽机。值得注意的是，蒸汽机的先驱几乎都是英国人，而内燃机的发明者大多是欧洲大陆和美国人。这一过渡的确反映了国际领导地位的总体变化工业革命英国在工业化和科技方面无可挑战的优势地位逐渐被取代创新．在对热机的理论理解上也发生了类似的转变:这是法国人的工作萨迪卡诺和其他导致热力学新科学的科学研究者，而不是那些对这门科学所基于的发动机有最多实际经验的英国工程师。

然而，我们不应下结论说，英国在原动机方面的创新仅限于蒸汽机，甚至不应下结论说，蒸汽和内燃是工业革命期间这一领域唯一的重大发展。而是这些机器的成功刺激对替代能源的推测，至少在一个案例中取得了成功，其全部后果还没有完全发展。这就是热空气发动机，苏格兰人罗伯特·斯特灵他于1816年获得专利。的热空气引擎它的动力取决于气缸内空气的膨胀和位移，由外部燃料的持续燃烧加热。甚至在博览会之前热力学定律，斯特林设计了一个循环传热这是巧妙而经济的。各种结构问题限制了热空气发动机的尺寸非常小的单位，因此，尽管他们被广泛用于驱动风扇和类似的轻型任务之前，可用电动马达在美国，它们的技术意义并不大。但是，热空气发动机的经济性和相对清洁性使它在20世纪70年代初再次成为密集研究的主题。

权力的转换技术在工业革命时期影响整个行业和社会。首先，对燃料的需求刺激了18世纪初已经迅速发展起来的煤炭工业继续扩张和创新。蒸汽机极大地增加了对煤炭的需求，它通过提供更高效的矿井泵，并最终改进了通风设备，为获得煤炭做出了重大贡献。其他的发明，比如矿工的发明。安全灯它有助于改善工作条件，尽管它在1816年引入的直接后果是说服矿主开采危险的煤层，这些煤层在当时被认为是无法到达的。这种灯的原理是，油灯的灯芯发出的火焰被封闭在一个金属丝纱制成的圆筒内，通过圆筒传递的热量不足以点燃外面的爆炸性气体(沼气)。它后来得到了改进，但仍然是一个至关重要的煤矿里的光源直到电池灯的出现。由于这些改进，再加上运输系统的同时革命，英国的煤炭产量在整个19世纪稳步增长。另一种重要的燃料是石油，石油生产的迅速扩大已经提到过。在…手中约翰·d·洛克菲勒和他的标准石油公司美国内战结束后，石油采掘业在美国发展成为一个庞大的企业，但其他地方的石油采掘业直到20世纪才有这么好的组织。