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与以静态结构为工作对象的土木工程相比，机械工程中各种问题更难以用理论解决。因此，早期的机械工程只运用简单的理论概念，结合实践经验进行工作。设计计算多依靠经验公式；为保证安全，都偏于保守，结果制成的机械笨重而庞大、成本高、生产率低、能量消耗很大。

德国物理学者海因里希·赫兹于1887年发现，照射紫外线于电极可以帮助产生更多电花。这就是光电效应所产生的现象。包括约瑟夫·汤姆孙、菲利普·莱纳德在内的物理学者们，对于光电效应的做了很多理论研究与实验研究。1905年，阿尔伯特·爱因斯坦发表对于光电效应的众多实验数据给出解释。

1901年，古列尔莫·马可尼从英国发射无线电讯号，越过大西洋，传送至加拿大。5年后，“无线电”李·德富雷斯特研究出真空三极管。这重大发明推动电子时代急速向前推进，使得无线电与长途电话科技不再是遥不可及的梦想。到了1940、1950年代，固态原件开始出现在越来越多个场合

在电导体中，电流由电子在原子间的独立运动产生，并通常从电极的阴极到阳极。在半导体材料中，电流也是由运动的电子产生的。但有时候，将电流想象成从原子到原子的缺电子运动更具有说明性。半导体里的缺电子的原子被称为空穴（hole）。通常，空穴从电极的正极"移动"到负极。