高中工程/公司崛起
19世紀後半葉和20世紀頭幾十年，技術發展步伐穩步加快。新技術參與了公司的建立和發展；財富透過新的技術發展創造。
工程學的一個重大變化是，科學開始直接影響工程學，例如在鍊鋼、電力生產和分配以及化學領域。工程教育標準不斷發展，越來越多的工程教育涉及大學教育，現代工程學科，如電氣工程和化學工程加入了土木工程和機械工程。與此同時，還出現了工程專業協會。
到 1870 年，邁克爾·法拉第 (1791–1867) 和詹姆斯·克拉克·麥克斯韋 (1831–1879) 等科學家對電做了堅實的理論解釋。電力被廣泛用於通訊——電報使長距離通訊幾乎瞬時完成。 電力由電池或效率低下的發電機提供，而發電機仍然非常昂貴。
發電機是一種機器，它將蒸汽機或水輪提供的旋轉能量轉換為電能。 在 19 世紀 70 年代，發電機的發展提供了有效的電力生產方法。 這為燈泡的開發和廣泛使用奠定了基礎。
托馬斯·愛迪生 (1847–1931) 通常被認為是 1878 年發明了燈泡。 他是一位多產的發明家，發明了留聲機 (如 圖 18 所示) 等裝置，它可以錄製和播放聲音，以及一部活動電影放映機； 他曾說過，“天才百分之一是靈感，百分之九十九是汗水”。 他不是一個獨自工作的發明家——他領導著一個大型研究實驗室，擁有 30 多名科學家、工程師和工匠。 他採用有組織的研究實驗室來開發新發明的做法很快被許多其他人採用，併成為了許多工業製造的基礎。
愛迪生開始開發燈泡，為夜晚照亮房屋和企業提供一種方法。 他的目標是賺錢。 當時競爭的技術是煤氣照明和碳弧電燈。 碳弧燈發出非常明亮、刺眼的光； 不適合室內照明。 因此，愛迪生開發的目標之一是創造一種光源，提供比碳弧燈更低的亮度水平。 為了在經濟上具有競爭力，電力照明必須比煤氣燈更安全、更便宜； 這對燈泡的設計提出了嚴峻的限制。
正如經常發生的那樣，愛迪生並沒有從頭開始發明燈泡。 相反，他調整和改進了現有技術，尤其是與燈泡燈絲相關的技術，以及在燈泡內製造真空的技術，以創造出可工作的燈泡。 除了燈泡外，他的研究實驗室還建立了一個發電機和佈線系統，為為家庭和企業供電的燈泡提供電力。 在這個過程中，他們開發了許多仍在現代系統中使用的裝置，包括防止電流過載的保險絲、測量電力使用的儀表以及開啟和關閉燈光的開關。 愛迪生的第一個照明系統於 1881 年安裝在紐約市。 圖 19 顯示了愛迪生的原始燈泡之一。
雖然他被譽為燈泡的發明者，但愛迪生的電力系統並非最終用於在世界上大多數地區生產和分配電力的技術。 愛迪生的系統使用直流電 (DC)。 在愛迪生安裝他的第一個系統後不久，喬治·威斯汀豪斯 (1846–1914) 開發了一個使用交流電 (AC) 的競爭系統。 第一個交流電系統於 1886 年安裝，並在接下來的幾年中又安裝了幾個。 威斯汀豪斯和愛迪生之間的競爭，他們爭奪電力生產和分配業務的統治地位，被稱為“電流之戰”。 交流電系統比直流電系統具有明顯的技術優勢，但愛迪生髮起了一場積極的公共關係活動，利用公眾對觸電的恐懼。 在一個特別令人沮喪的案例中，紐約州購買了一把電椅來處決罪犯； 這把椅子使用交流電。 愛迪生試圖將處決過程命名為“被威斯汀豪斯”。 到 1892 年，交流電成為電力分配的主要方法，甚至愛迪生的公司也開始製造交流電裝置。
1892 年，愛迪生通用電氣公司與湯姆森-休斯頓電力公司合併，成立了通用電氣 (GE)。 這家公司至今仍在運營，並在電力生產和分配、飛機發動機、醫療系統以及媒體制作和發行等許多技術領域處於領先地位。
奧維爾·萊特 (1871–1948) 和威爾伯·萊特 (1867–1912) 是兄弟，他們被認為實現了首次動力飛行。 他們在許多先驅工程師的基礎上繼續前進，包括奧托·利連塔爾 (1848–1896) 和塞繆爾·蘭利 (1834–1906)。 他們在俄亥俄州代頓擁有並經營一家印刷廠和一家腳踏車店。 腳踏車店為他們對動力飛行的研究提供了資金和機械經驗。
他們於 1899 年開始認真研究飛行。 1896 年奧托·利連塔爾在滑翔機事故中喪生以及其他涉及實驗滑翔機的事故使他們相信，開發重於空氣的飛行器的一個極其重要的方面是瞭解如何控制它。 他們認為，其他主要問題——足夠強大的發動機和將機翼塑造成升力——已經得到解決。 因此，與其他飛行研究人員不同，他們進行了仔細的實驗，用風箏和滑翔機來了解如何創造可控的飛機設計。 他們開發了一種機翼扭曲技術（彎曲機翼）來使飛機傾斜並上下移動。
1900 年，萊特兄弟在北卡羅來納州的基蒂霍克開始了滑翔機實驗。 在 1900 年到 1903 年之間，他們將科學理論與仔細的實驗相結合，以完善預測機翼升力的方程式。 在這個過程中，他們發現，長而窄的機翼比短而寬的機翼提供更多的升力。 他們在製造動力飛機時利用了這一發現。 他們還發現瞭如何在轉彎時控制飛機——透過傾斜機翼並用垂直方向舵轉向機頭。 1902 年，他們在滑翔機上進行了 700 到 1000 次飛行，以確認他們可以適當地控制滑翔機。 他們在 1903 年申請了他們三軸控制方法的專利。
在 19 世紀 90 年代，新生的汽車行業發展了汽油內燃機，到 1903 年中期，它已成為萊特兄弟計劃製造的飛機的可行的動力來源。 他們的車間機械師在六週內製造了一臺發動機。 他們帶著他們的飛機前往北卡羅來納州的基蒂霍克。 經過幾個星期的延遲，由於螺旋槳軸的修理，萊特兄弟在 1903 年 12 月 17 日進行了四次動力飛行，其中最長的一次超過 850 英尺。 圖 20 顯示了這次首次動力飛行。
在 1903 年到 1908 年之間，他們開發了萊特飛行器，並試圖將其推銷給美國陸軍。 在 1908 年到 1910 年之間，他們在法國和美國進行了演示飛行。 他們在法國是名人，數千人聚集在一起觀看他們的飛機飛行。 他們在 1909 年成立了萊特公司； 奧維爾·萊特於 1915 年出售了該公司。
萊特兄弟都沒有接受過工程學或科學的正規教育。 他們確實從他們的腳踏車店獲得了豐富的技術經驗，並且他們使用科學方法開發了控制結構，使他們的飛機取得了成功。
19 世紀末和 20 世紀初，排版自動化了，就像 19 世紀初印刷過程自動化一樣。 工程師發明了比手工快得多地鑄造和排版的機器。 其中最成功的兩臺機器是單字排版機和行排版機。
托爾伯特·蘭斯頓 (1844–1914) 發明了單字排版機鑄造系統。 該系統是在 1885 年到 1896 年之間開發的，它從熔化的鉛字金屬中鑄造單個字母，然後將字母排列成一行一行。 該系統由兩部分組成：鍵盤，操作員會在鍵盤上選擇字母和其他符號的順序，然後將其打孔到紙帶上； 以及鑄字機，它接收紙帶並鑄造相應的字母塊。 圖 21 顯示了帶紙帶打孔器的單字排版機鍵盤。 蘭斯頓單字排版機公司成立於 1887 年，最終在美國和英國都生產機器。 1907 年，美國政府印刷局是世界上單字排版機最大的安裝場所，擁有 162 個鍵盤和 124 個鑄字機。
奧特馬·梅根塔勒 (1854–1899) 發明了行排版機。 第一臺行排版機於 1886 年 7 月安裝在《紐約論壇報》報社。 梅根塔勒行排版機公司於 1889 年在紐約布魯克林成立。 圖 22 顯示了一臺行排版機。 利用操作員在鍵盤上的輸入，機器組裝了一整行文字的字模，然後將其鑄造成鉛字作為一塊字塊。
單字排版機和行排版機是主要的排版方法，直到 1950 年代。 在 1950 年代，鉛字開始被照相排版取代，在照相排版中，使用照相過程來建立帶有凸起的區域的版塊，這些區域在與紙張接觸之前先被墨水塗抹。
在 19 世紀中葉之前，大多數工程師透過學徒制和在職培訓獲得專業技能。19 世紀後三分之一的時間裡，政府撥款的大學開始建立，其中許多大學都設有工程學院。這些學校提供土木工程和機械工程等傳統專業的學習課程，以及化工和電氣工程等新興專業的學習課程。儘管在世紀之交，許多偉大的工程成就都是由沒有正規工程教育的工匠完成的，但新成立的公司研究實驗室開始越來越多地僱傭擁有大學工程學位的員工。
在 19 世紀下半葉，工程師開始組建行業組織，目的是提升工程專業的聲望。這些組織制定標準，以區分具備必要資格的專業工程師和沒有資格的技術人員和其他人員。第一個這樣的行業組織是美國土木工程師協會，成立於 1852 年。美國礦業和冶金工程師協會成立於 1871 年，美國機械工程師協會成立於 1880 年，美國電氣工程師協會成立於 1884 年。這些組織通常與學院和大學有著密切的聯絡，並幫助定義了工程教育的理論和實踐方面。
此材料改編自原始 CK-12 圖書，可在 此處 找到。該作品根據知識共享署名-相同方式共享 3.0 美國許可證授權。