高中工程/公司崛起
19世纪后半叶和20世纪头几十年，技术发展步伐稳步加快。新技术参与了公司的创建和发展；财富通过新的技术发展创造。
工程学的一个重大变化是，科学开始直接影响工程学，例如在炼钢、电力生产和分配以及化学领域。工程教育标准不断发展，越来越多的工程教育涉及大学教育，现代工程学科，如电气工程和化学工程加入了土木工程和机械工程。与此同时，还出现了工程专业协会。
到 1870 年，迈克尔·法拉第 (1791–1867) 和詹姆斯·克拉克·麦克斯韦 (1831–1879) 等科学家对电做了坚实的理论解释。电力被广泛用于通信——电报使长距离通信几乎瞬时完成。 电力由电池或效率低下的发电机提供，而发电机仍然非常昂贵。
发电机是一种机器，它将蒸汽机或水轮提供的旋转能量转换为电能。 在 19 世纪 70 年代，发电机的发展提供了有效的电力生产方法。 这为灯泡的开发和广泛使用奠定了基础。
托马斯·爱迪生 (1847–1931) 通常被认为是 1878 年发明了灯泡。 他是一位多产的发明家，发明了留声机 (如 图 18 所示) 等设备，它可以录制和播放声音，以及一部活动电影放映机； 他曾说过，“天才百分之一是灵感，百分之九十九是汗水”。 他不是一个独自工作的发明家——他领导着一个大型研究实验室，拥有 30 多名科学家、工程师和工匠。 他采用有组织的研究实验室来开发新发明的做法很快被许多其他人采用，并成为了许多工业制造的基础。
爱迪生开始开发灯泡，为夜晚照亮房屋和企业提供一种方法。 他的目标是赚钱。 当时竞争的技术是煤气照明和碳弧电灯。 碳弧灯发出非常明亮、刺眼的光； 不适合室内照明。 因此，爱迪生开发的目标之一是创造一种光源，提供比碳弧灯更低的亮度水平。 为了在经济上具有竞争力，电力照明必须比煤气灯更安全、更便宜； 这对灯泡的设计提出了严峻的限制。
正如经常发生的那样，爱迪生并没有从头开始发明灯泡。 相反，他调整和改进了现有技术，尤其是与灯泡灯丝相关的技术，以及在灯泡内制造真空的技术，以创造出可工作的灯泡。 除了灯泡外，他的研究实验室还创建了一个发电机和布线系统，为为家庭和企业供电的灯泡提供电力。 在这个过程中，他们开发了许多仍在现代系统中使用的设备，包括防止电流过载的保险丝、测量电力使用的仪表以及打开和关闭灯光的开关。 爱迪生的第一个照明系统于 1881 年安装在纽约市。 图 19 显示了爱迪生的原始灯泡之一。
虽然他被誉为灯泡的发明者，但爱迪生的电力系统并非最终用于在世界上大多数地区生产和分配电力的技术。 爱迪生的系统使用直流电 (DC)。 在爱迪生安装他的第一个系统后不久，乔治·威斯汀豪斯 (1846–1914) 开发了一个使用交流电 (AC) 的竞争系统。 第一个交流电系统于 1886 年安装，并在接下来的几年中又安装了几个。 威斯汀豪斯和爱迪生之间的竞争，他们争夺电力生产和分配业务的统治地位，被称为“电流之战”。 交流电系统比直流电系统具有明显的技术优势，但爱迪生发起了一场积极的公共关系活动，利用公众对触电的恐惧。 在一个特别令人沮丧的案例中，纽约州购买了一把电椅来处决罪犯； 这把椅子使用交流电。 爱迪生试图将处决过程命名为“被威斯汀豪斯”。 到 1892 年，交流电成为电力分配的主要方法，甚至爱迪生的公司也开始制造交流电设备。
1892 年，爱迪生通用电气公司与汤姆森-休斯顿电力公司合并，成立了通用电气 (GE)。 这家公司至今仍在运营，并在电力生产和分配、飞机发动机、医疗系统以及媒体制作和发行等许多技术领域处于领先地位。
奥维尔·莱特 (1871–1948) 和威尔伯·莱特 (1867–1912) 是兄弟，他们被认为实现了首次动力飞行。 他们在许多先驱工程师的基础上继续前进，包括奥托·利连塔尔 (1848–1896) 和塞缪尔·兰利 (1834–1906)。 他们在俄亥俄州代顿拥有并经营一家印刷厂和一家自行车店。 自行车店为他们对动力飞行的研究提供了资金和机械经验。
他们于 1899 年开始认真研究飞行。 1896 年奥托·利连塔尔在滑翔机事故中丧生以及其他涉及实验滑翔机的事故使他们相信，开发重于空气的飞行器的一个极其重要的方面是了解如何控制它。 他们认为，其他主要问题——足够强大的发动机和将机翼塑造成升力——已经得到解决。 因此，与其他飞行研究人员不同，他们进行了仔细的实验，用风筝和滑翔机来了解如何创造可控的飞机设计。 他们开发了一种机翼扭曲技术（弯曲机翼）来使飞机倾斜并上下移动。
1900 年，莱特兄弟在北卡罗来纳州的基蒂霍克开始了滑翔机实验。 在 1900 年到 1903 年之间，他们将科学理论与仔细的实验相结合，以完善预测机翼升力的方程式。 在这个过程中，他们发现，长而窄的机翼比短而宽的机翼提供更多的升力。 他们在制造动力飞机时利用了这一发现。 他们还发现了如何在转弯时控制飞机——通过倾斜机翼并用垂直方向舵转向机头。 1902 年，他们在滑翔机上进行了 700 到 1000 次飞行，以确认他们可以适当地控制滑翔机。 他们在 1903 年申请了他们三轴控制方法的专利。
在 19 世纪 90 年代，新生的汽车行业发展了汽油内燃机，到 1903 年中期，它已成为莱特兄弟计划制造的飞机的可行的动力来源。 他们的车间机械师在六周内制造了一台发动机。 他们带着他们的飞机前往北卡罗来纳州的基蒂霍克。 经过几个星期的延迟，由于螺旋桨轴的修理，莱特兄弟在 1903 年 12 月 17 日进行了四次动力飞行，其中最长的一次超过 850 英尺。 图 20 显示了这次首次动力飞行。
在 1903 年到 1908 年之间，他们开发了莱特飞行器，并试图将其推销给美国陆军。 在 1908 年到 1910 年之间，他们在法国和美国进行了演示飞行。 他们在法国是名人，数千人聚集在一起观看他们的飞机飞行。 他们在 1909 年成立了莱特公司； 奥维尔·莱特于 1915 年出售了该公司。
莱特兄弟都没有接受过工程学或科学的正规教育。 他们确实从他们的自行车店获得了丰富的技术经验，并且他们使用科学方法开发了控制结构，使他们的飞机取得了成功。
19 世纪末和 20 世纪初，排版自动化了，就像 19 世纪初印刷过程自动化一样。 工程师发明了比手工快得多地铸造和排版的机器。 其中最成功的两台机器是单字排版机和行排版机。
托尔伯特·兰斯顿 (1844–1914) 发明了单字排版机铸造系统。 该系统是在 1885 年到 1896 年之间开发的，它从熔化的铅字金属中铸造单个字母，然后将字母排列成一行一行。 该系统由两部分组成：键盘，操作员会在键盘上选择字母和其他符号的顺序，然后将其打孔到纸带上； 以及铸字机，它接收纸带并铸造相应的字母块。 图 21 显示了带纸带打孔器的单字排版机键盘。 兰斯顿单字排版机公司成立于 1887 年，最终在美国和英国都生产机器。 1907 年，美国政府印刷局是世界上单字排版机最大的安装场所，拥有 162 个键盘和 124 个铸字机。
奥特马·梅根塔勒 (1854–1899) 发明了行排版机。 第一台行排版机于 1886 年 7 月安装在《纽约论坛报》报社。 梅根塔勒行排版机公司于 1889 年在纽约布鲁克林成立。 图 22 显示了一台行排版机。 利用操作员在键盘上的输入，机器组装了一整行文字的字模，然后将其铸造成铅字作为一块字块。
单字排版机和行排版机是主要的排版方法，直到 1950 年代。 在 1950 年代，铅字开始被照相排版取代，在照相排版中，使用照相过程来创建带有凸起的区域的版块，这些区域在与纸张接触之前先被墨水涂抹。
在 19 世纪中叶之前，大多数工程师通过学徒制和在职培训获得专业技能。19 世纪后三分之一的时间里，政府拨款的大学开始建立，其中许多大学都设有工程学院。这些学校提供土木工程和机械工程等传统专业的学习课程，以及化工和电气工程等新兴专业的学习课程。尽管在世纪之交，许多伟大的工程成就都是由没有正规工程教育的工匠完成的，但新成立的公司研究实验室开始越来越多地雇佣拥有大学工程学位的员工。
在 19 世纪下半叶，工程师开始组建行业组织，目的是提升工程专业的声望。这些组织制定标准，以区分具备必要资格的专业工程师和没有资格的技术人员和其他人员。第一个这样的行业组织是美国土木工程师协会，成立于 1852 年。美国矿业和冶金工程师协会成立于 1871 年，美国机械工程师协会成立于 1880 年，美国电气工程师协会成立于 1884 年。这些组织通常与学院和大学有着密切的联系，并帮助定义了工程教育的理论和实践方面。
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