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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。

1820年，汉斯·奥斯特在课堂做实验时意外发现，电流能够偏转指南针的方向，演示出电流周围会生成磁场，即电流的磁效应。随后，安德烈·玛丽·安培对于这现象做定量描述，给出安培力定律与安培定律。他们两个人的研究成果成功地将电与磁现象连结在一起，共称为“电磁现象”。

应用这理论，可以制作出来磁性劲于天然磁石的电磁铁。1827年，格奥尔格·欧姆发展出一套精致的数学理论来分析电路。1831年，麦可·法拉第与约瑟·亨利分别独立地发现了电磁感应──磁场的变化可以生成电场。1865年，詹姆斯·麦克斯韦将电磁学加以整合，提出麦克斯韦方程组，并且推导出电磁波方程。

公报称，电子通常被认为不可分。剑桥大学研究人员将极细的“金属丝”置于一块金属平板上方，控制其间距离为约30个原子宽度，并将它们置于近乎零度的超低温环境下，然后改变外加磁场，发现金属板上的电子在通过隧穿效应跳跃到金属丝上时分裂成了自旋子和穴子。