發展
19世紀是自然空前活躍并取得了一些的成果的時代。在物理學方面。英國科學家法拉第于19世紀30年代發現電磁感應現象。他在實驗中發現磁鐵與金屬線的相對運動是磁鐵産生電的必要條件，從而奠定了電機的理論基礎，為人類獲得了打開整個電能寶庫的鑰匙。1864年英國科學家麥克斯韋發表了《電磁理論》，建立了系統的電磁學理論，進而證明了電磁波的存在。電磁感應現象和電磁理論的發現為我們開辟人類的生産的新時代——電氣時代創造了條件。此外，英國科學家焦耳發現了電流通過導體産生熱量的現象，進而發明了焦爾定律。在1847年他又發現了著名的被恩格斯譽為19世紀三大發現的能量守恒與轉換定律。
德國科學家倫琴發現了放射現象，并在1895年揭開了x射線的神秘面紗。在生物學方面。19世紀30年代末，德國科學家施萊登和施旺在總結了前人的成果的基礎之上，建立細胞學說。1859年英國的生物學家達爾文的《物種起源》，正式出版。從此建立了具有重要意義的達爾文進化論學說，深刻啟迪人類的思想靈魂。在化學方。俄國科學家門捷列夫在1868年發現了化學元素周期率，奠定了無機化學的基礎。在1870年的三四十年裡有機化學也得以創立。19世紀物理、化學、生物等各門自然科學方面的理論體系的建立，為資本主義的發展所要求的新的一次革命準備了條件。 這些自然科學的大發展和一系列突破性的成果，很快的被廣泛地應用于工業生産，最終導緻了一次新的更加偉大的技術革命的發生。
第二次技術革命的标志是電力革命，人類從機械化時代進入了電氣化時代，它使能源可以在瞬間遠距離互聯，生産成本由此大降，促使社會生産力大發展，使價值創新有了新的技術支撐;電力革命再度擴展了産業邊界，電力、電子、化學、汽車、航空等技術和資本密集型産業興起，從此，生産力提高不僅更加依賴科技進步，更需要金融創新和資本創新，以滿足科技進步需要的巨額資本支撐。
代表人物
法拉第
邁克爾·法拉第（Michael Faraday，公元1791至公元1867）英國物理學家、化學家，也是著名的自學成才的科學家。生于薩裡郡紐因頓一個貧苦鐵匠家庭。僅上過小學。1831年，他作出了關于力場的關鍵性突破，永遠改 變了人類文明。1815年5月回到皇家研究所在戴維指導下進行化學研究。1824年1月當選皇家學會會員，1825年2月任皇家研究所實驗室主任，1833年至1862年任皇家研究所化學教授。1846年榮獲倫福德獎章和皇家勳章。
（1）電學方面成就：
1825年，戴維指派法拉第進行光學玻璃實驗，此實驗曆時六年，但沒有顯着的進展。直到1829年，戴維去世，法拉第停止了這個無意義的工作并開始其他有意義的實驗。在1831年，他開始一連串重大的實驗，并發現了電磁感應，雖然在福朗席斯科·劄德啟稍早的工作可能便預見了此結果，此發現仍可稱為法拉第最大的貢獻之一。他的展示向世人建立起“磁場的改變産生電場”的觀念。此關系由法拉第電磁感應定律建立起數學模型，并成為四條麥克斯韋方程組之一。在對靜電的研究中，法拉第發現在帶電導體上的電荷僅依附于導體表面，且這些表面上的電荷對于導體内部沒有任何影響。造成這樣的原因在于在導體表面的電荷彼此受到對方的靜電力作用而重新分布至一穩定狀态，使得每個電荷對内部造成的靜電力互相抵銷。這個效應稱為遮蔽效應，并被應用于法拉利籠上。
（2）化學方面成就：
法拉第最早的化學成果來自于擔任戴維助手的時期。他花了很多心血研究氯氣，并發現了兩種碳化氯。法拉第也是第一個學者實驗（雖然較為粗略）觀察氣體擴散，此現象最早由約翰·道爾頓發表，并由湯瑪斯·葛蘭姆及約瑟夫·羅斯密特揭露其重要性。他成功的液化了多種氣體；他研究過不同的鋼合金，為了光學實驗，他制造出多種新型的玻璃。其中一塊樣品後來在曆史上占有一席之地，因為在一次當法拉第将此玻璃放入磁場中時，他發現了極化光平面受磁力造成偏轉及被磁力排斥。他發明了一種加熱工具，是本生燈的前身，在科學實驗室廣為采用，作為熱能的來源。法拉第在多個化學領域中都有所成果，發現了諸如苯等化學物質，他稱此物質為雙碳化氫（bicar buretofhy drogen），發明氧化數，将如氯等氣體液化。他找出一種氯水合物的組成，這個物質最早在1810年由戴維發現。法拉第也發現了電解定律，以及推廣許多專業用語，如陽極、陰極、電極及離子等，這些詞語大多由威廉·休艾爾發明。
麥克斯韋
詹姆斯·克拉克·麥克斯韋，英國物理學家、數學家。科學史上，稱牛頓把天上和地上的運動規律統一起來，是實現第一次大綜合，麥克斯韋把電、光統一起來，是實現第二次大綜合，因此應與牛頓齊名。1873年出版的《論電和磁》，也被尊為繼牛頓《自然哲學的數學原理》之後的一部最重要的物理學經典。沒有電磁學就沒有現代電工學，也就不可能有現代文明。
（1）《電磁學通論》
1873年麥克斯韋的一部電磁學專著叫作《電磁學通論》。在《電磁學通論》中，麥克斯韋比以前更為徹底地應用了拉格朗日的方程，推廣了動力學的形式體系。這一時期前後，英國和歐洲大陸的數學家中間普遍傾向于更廣泛地在物理學問題中使用分析動力學的方法，麥克斯韋的做法與數學家的方法不謀而合。而且他的方法和見地新穎，使很多人為之吸引。通過把這種流行的研究傾向動用于電磁學，他使時尚變成了他特有的結果。麥克斯韋采用風格極為新式的關于項的對稱性與矢量結構的論證，以最普遍的形式表示出電磁系統的拉格朗日函數。麥克斯韋對拉格朗日方法的運用，就其幾乎是通往物理學理論的一條新途徑來說，這是第一次嘗試。
（2）《論物理的力線》：
1862年，麥克斯韋完成了論文《論物理的力線》，麥克斯韋的物理力線理論就在于把磁場中的轉動這一假說從尋常的物質推廣到以太。他考慮了深置于不可壓縮流體中渦旋的排列。在正常情況下，壓強在各方向是相同的，但轉動引起的離心力使每一渦旋發生縱向收縮并施加經向壓強，這正模拟了法拉第力線學說中所提的應力分布。由于使每一渦旋的角速度同局部磁場強度成正比，麥克斯韋得出了同已有的關于磁體、穩恒電流及抗磁體之間力的理論完全相同的公式。根據流體的觀察實驗，麥克斯韋認為各渦旋之所以能沿同一指向自由轉動，是因為各渦旋由一層微小的粒子同與它相鄰的渦旋格開，這種粒子與電完全相同。
（3）《電磁場的動力學理論》：
1865年他發表了第四篇論文《電磁場的動力學理論》，為解決與光速之間的純唯象問題提供了一個新的理論框架。它以實驗和幾個普遍的動力學原理為根據，證明了不需要任何有關分子渦旋或電粒子之間的力的專門假設，電磁波在空間的傳播就會發生。在這篇論文中，麥克斯韋完善了他的方程式。他采用拉格朗日和哈密頓創立的數學方法，由該方程組直接導出了電場和磁場的波動方程，其波動的傳播速度為一個介電系數和導磁系數的幾何平均的倒數，這一速度正當等于光速。這一結果又再一次與麥克斯韋四年前的推算結果完全一緻。至此電磁波的存在是确定無疑的了。由此，麥克斯韋大膽的斷定，光也是一種電磁波。法拉第當年關于光的電磁論的朦胧猜想，經過麥克斯韋精心地計算而變成為科學的推論，法拉第與麥克斯韋的名字，從此像牛頓與伽利略的名字一樣，聯系在一起，在物理學上閃爍着永久的光芒。麥克斯韋在一封信上曾談及他的這篇論文，他說：“我在完成一篇包含光的電磁理論，在我确信相反的理論産生以前，我認為這個理論是強大的武器。”從1865年開始，麥克斯韋辭去了皇家學院的教席，開始潛心進行科學研究，系統地總結研究成果，撰寫電磁學專着。
（4）四元方程組：
在麥克斯韋以前的許多年間，人們就對電和磁這兩個領域進行了廣泛的研究，人們都知道這兩者是密切相關的。适用于特定場合的各種電磁定律已被發現，但是在麥克斯韋之前卻沒有形成完整、統一的學說。麥克斯韋用列出的簡短四元方程組（但卻非常複雜），就可以準确地描繪出電磁場的特性及其相互作用的關系。這樣他就把混亂紛纭的現象歸納成為一種統一完整的學說。麥克斯韋方程在理論和應用科學上都已經廣泛應用一個世紀了。
（5）天文學和熱力學：
雖然麥克斯韋成名主要是在于他對電磁學和光學做出的巨大貢獻，但是他對許多其它學科也做出了重要的貢獻，其中包括天文學和熱力學。他的特殊興趣之一是氣體運動學。麥克斯韋認識到并非所有的氣體分子都按同一速度運動。有些分子運動慢，有些分子運動快，有些以極高速度運動。麥克斯韋推導出了求已知氣體中的分子按某一速度運動的百分比公式，這個公式叫做“麥克斯韋分布式”，是應用最廣泛的科學公式之一，在許多物理分支中起着重要的作用。
（6）建立卡文迪許實驗室：
麥克斯韋的另一項重要工作是籌建了劍橋大學的第一個物理實驗室——著名的卡文迪許實驗室。該實驗室對整個實驗物理學的發展産生了極其重要的影響，衆多著名科學家都曾在該實驗室工作過。卡文迪許實驗室甚至被譽為“諾貝爾物理學獎獲得者的搖籃”。作為該實驗室的第一任主任，麥克斯韋在1871年的就職演說中對實驗室未來的教學方針和研究精神作了精彩的論述，是科學史上一個具有重要意義的演說。麥克斯韋的本行是理論物理學，但他卻清楚地知道實驗稱雄的時代還沒有過去。他批評當時英國傳統的“粉筆”物理學，呼籲加強實驗物理學的研究及其在大學教育中的作用，為後世确立了實驗科學精神。
焦耳
詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（James PrescottJoule；1818年12月24日至1889年10月11日），英國物理學家，出生于曼徹斯特近郊的沙弗特（Salford）。由于他在熱學、熱力學和電方面的貢獻，皇家學會授予他最高榮譽的科普利獎章（Copley Medal）。後人為了紀念他，把能量或功的單位命名為“焦耳”，簡稱“焦”；并用焦耳姓氏的第一個字母“J”來标記熱量。
詹姆斯·普雷斯科特·焦耳主要成就
（1）熱功當量的測定：
焦耳的主要貢獻是他鑽研并測定了熱和機械功之間的當量關系。這方面研究工作的第一篇論文《關于電磁的熱效應和熱的功值》，是1843年在英國《哲學雜志》第23卷第3輯上發表的。此後，他用不同材料進行實驗，并不斷改進實驗設計，結果發現盡管所用的方法、設備、材料各不相同，結果都相差不遠；并且随着實驗精度的提高，趨近于一定的數值。最後他将多年的實驗結果寫成論文發表在英國皇家學會《哲學學報》1850年第140卷上，其中闡明：第一，不論固體或液體，摩擦所産生的熱量，總是與所耗的力的大小成比例。第二，要産生使1磅水（在真空中稱量，其溫度在50～60華氏度之間）增加1華氏度的熱量，需要耗用772磅重物下降1英尺的機械功。他精益求精，直到1878年還有測量結果的報告。他近40年的研究工作，為熱運動與其他運動的相互轉換，運動守恒等問題，提供了無可置疑的證據，焦耳因此成為能量守恒定律的發現者之一。
（2）焦耳定律的發現：
1840年12月，他在英國皇家學會上宣讀了關于電流生熱的論文，提出電流通過導體産生熱量的定律；由于不久 э . х . 楞次 也獨立地發現了同樣的定律，而被稱為焦耳-楞次定律。
（3）在熱力學方面的成就:
1852年焦耳和湯姆孫（即開爾文）發現氣體自由膨脹時溫度下降的現象，被稱為焦耳-湯姆孫效應。這效應在低溫和氣體液化方面有廣泛應用。
倫琴
威廉·康拉德·倫琴（德語：Wilhelm Conrad Röntgen，1845年3月27日至1923年2月10日），德國物理學家，1895年1月5日，發現X射線。他因此于1901年獲第一次諾貝爾物理學獎金。這一發現宣布了現代物理學時代的到來，使醫學發生了革命。
（1）貢獻
倫琴一生在物理學許多領域中進行過實驗研究工作， 如對電介質在充電的電容器中運動時的磁效應、氣體的 比熱容、晶體的導熱性、熱釋電和壓電現象、光的偏振 面在氣體中的旋轉、光與電的關系、物質的彈性、毛細 現象等方面的研究都作出了一定的貢獻。1895年1月5日，倫琴發現 X 射線。他的發現為他赢得了巨大的榮譽。他于1901年獲第一次諾貝爾物理學獎金。這一發現宣布了現代物理學時代的到來，使醫學發生了革命。
（2）細胞學說
細胞學說引是1838至1839年間由德國植物學家施萊登（Matthias Jakob Schleiden）和動物學家施旺（Theodor Schwann）所提出，直到1858年才較完善。它是關于生物有機體組成的學說。細胞學說論證了整個生物界在結構上的統一性，以及在進化上的共同起源。這一學說的建立地推動了生物學的發展，并為辯證唯物論提供了重要的自然科學依據。革命導師恩格斯曾把細胞學說與能量守恒和轉換定律、達爾文的自然選擇學說等并譽為19世紀最重大的自然科學發現之一。
主要成就
煉鋼技術的進展
（1）凱利的空氣沸騰法煉鋼法
1847年美國匹茲堡的糖鍋制造者凱利（公元1811-1888）發明了空氣沸騰煉鋼法，其特點是給鋼爐中的鐵水吹入空氣，這樣不僅可以出去鑄鐵中所含的碳，并由于鑄鐵中的碳快速燃燒而獲得高溫。這樣就可以用簡單的方法把鑄鐵煉成鋼。
（2）貝塞麥的酸性轉爐煉鋼法
英國人貝塞麥（公元1813-1898）發明了與凱利相同原理的煉鋼法，并于1855年在美國取得了空氣沸騰煉鋼法了專利。為了使鋼水易于倒出，他又将鋼爐從固定式結構改為可轉動式，即轉爐。這種轉爐由于是用純淨的矽石做爐襯，屬酸性，故稱酸性轉爐。貝塞麥轉爐隻花10分鐘就可把10噸～15噸鐵水煉成鋼。若是用攪拌法需幾天時間才能完成。所以，這是一種生産率高、成本低的煉鋼方法，成為冶金史上的一大創舉。
（3）托馬斯的堿性轉爐煉鋼法
貝塞麥發明的轉爐是酸性轉爐，在酸性轉爐環境中，磷很難被氧化除掉。所以，貝塞麥轉爐在歐洲隻适用于擁有大量低磷低硫鐵礦石的瑞典和奧地利等國。1879年，英國冶金學家托馬斯（1850-1885）提出了堿性轉爐煉鋼法，即采用白雲石高溫燒成的熟料，混合焦油做成堿性的耐火磚爐襯，冶煉過程中吹入空氣并加入生石灰。這樣便使整個反應在堿性高溫條件下進行，被氧化的磷與石灰結合起來，殘留于渣内而不返回鋼内，脫磷問題因此得以解決。托馬斯的這一方法，很快被盛産含磷鐵礦石的德國、法國廣泛應用，從而進一步促進了煉鋼的發展。
（4）馬丁的西門子——馬丁平爐煉鋼法
用平爐以煤氣或重油為燃料，在燃燒火焰直接加熱的狀态下，将生鐵和廢鋼等原料熔化并精煉成鋼液的煉鋼方法。1856年德國人西門子（K.W.Siemens）使用了蓄熱室為平爐的構造奠定了基礎。1864年法國人馬丁利用有蓄熱室的火焰爐，用廢鋼、生鐵成功地煉出了鋼液，從此發展了平爐煉鋼法。在歐洲一些國家稱為西門子·馬丁爐或馬丁爐。
冶金技術的發展
（1）穆舍特的自硬鋼
1868年至1882年期間，穆舍特在用鐵和木炭制作坩埚鋼過程中發明了在空氣中具有自硬性可以鍛造的剛，這種鋼被稱為自硬鋼。這種含有Mn、W、Cr的鋼非常合适作切削用鋼，它使切削速度由高碳鋼的12m/min提升到18.24m/min。
（2）哈德菲爾德的錳鋼
1882年哈德菲爾德（公元1859-1940）研制出錳鋼。這種鋼不靠淬火即能自硬且無磁性，更由于它具有優良的耐磨性能，後來在許多方面得到應用。
（3）萊利的鎳鋼
1889年萊利發明了鎳鋼，即坡莫合金。由于在鋼中加入了Ni，使鋼的強度和延展性相互結合，強度大大增加，但延展性降低很少。
（4）德維爾的鋁球
1854年法國化學家德維爾用Na和無水AlCl制得純金屬鋁球，德維爾将其稱之為“來自年途中的白銀”，從此開始了煉鋁的曆史。
（5）霍耳和桑特的電解煉鋁法
1866年美國的霍爾和法國的桑特分别獨立地發明了電解鋁的方法。一般稱為冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法。最初鋁是用化學法制備，用鉀鈉之類來還原，所以非常昂貴，原因是氧化鋁熔點非常的高，無法用常規電解還原鉀鈉鹽制備鉀鈉的方法來制備鋁，後來科學家發現氧化鋁可以在較低的溫度下溶解于熔融的冰晶石，後拉就發展了電解法制鋁的技術。
在鋁土礦中制備氧化鋁粉，然後把氧化鋁溶解在熔融的，包含冰晶石以及如氟化鈉等的一些添加劑的溶液中，用碳作為電極通直流電，這樣單質鋁就會在陰極被還原出來，碳陽極氧化，産生二氧化碳。
（6）冶金技術的分類：物理冶金和萃取冶金
物理冶金也稱火法冶金。火法冶金是在高溫條件下進行的冶金過程。礦石或精礦中的部分或全部礦物在高溫下經過一系列物理化學變化，生成另一種形态的化合物或單質，分别富集在氣體、液體或固體産物中，達到所要提取的金屬與脈石及其它雜質分離的目的。
萃取冶金也稱濕法冶金。濕法冶金是在溶液中進行的冶金過程。濕法冶金溫度不高，一般低于100℃，現代濕法冶金中的高溫高壓過程，溫度也不過200℃左右，極個别情況溫度可達300℃。
内燃機
（1）惠更斯的設想
1673年至1680年間，荷蘭物理學家惠更斯就曾提出了真空活塞式火藥内燃機的方案。他設想利用火藥燃燒的高溫氣體在汽缸内冷卻後形成真空，從而可以利用大氣壓力推動活塞做功。但由于真空力量有限，火藥的燃燒又難于控制，因而未能成功。
（2）塞西爾的煤氣機
1794年英國人斯特列特第一次提出了燃料與空氣混合作為内燃機能源的原理。1799年法國工程師勒篷提出用照明煤氣作為燃料與空氣混合，并用電火花點火的内燃機設想。然而這些設想均未實現。直到1820年塞西爾以氫煤氣為燃料的煤氣機初次運轉成功。
（3）布朗的内燃機
1823年英國人布朗發明了最早的可以實際運轉的内燃機并用于提水。它并沒有采用汽缸——活塞結構。
（4）雷諾的商業化的内燃機
法國發明家雷諾于1860年制成了第一台實用的内燃機，這是一台二沖程、無壓縮、電點火的煤氣機，它的效率不高，每馬力需要100立方英尺煤氣，熱效率僅4%，電點火也不可靠，但畢竟平穩運行了，導緻了内燃機實現了批量生産。
（5）德·羅莎的等容燃燒四沖程循環原理
1862年法國工程師德·羅莎提出内燃機的等容燃燒四沖程（吸氣、壓縮、做功、排氣）循環原理；為制造高效率内燃機奠定了科學基礎。
（6）奧托的奧托循環機
1876年德國人奧托發明奧托循環機。他率先依據該原理研制成功第一台四沖程往複式活塞内燃機，這是第一台單缸卧式、4馬力等容燃燒的煤氣機。此機小巧緊湊，熱效率高達12%—14%，這種内燃機得到大量推廣，性能也不斷提高。熱效率在1894年達到20%以上。這是内燃機技術的一次跨躍，擺脫了對蒸汽機的模仿，獲得了更高的機械效率。
（7）戴勒姆的汽油機
戴勒姆和邁巴赫于1883年合作研制出一種空氣冷卻的高速汽油發動機。這種發動機用白熾燈點火，裝有邁巴赫發明的汽化器。
由于改用汽油燃料,實現了内燃機的小型化和高速化,發動機的轉速已從煤氣機的200轉每分提高到900轉每分左右，這種發動機很快用于驅動車輛。
（8）狄塞爾的壓燃點火式發動機
内燃機的發展經過了煤氣機、汽油機之後，許多人又開始探索利用石油的重油成分來作為内燃機的燃料。1885年英國曾有人研制出了煤油機，然而比較完善地解決了燃燒重油的有關技術問題的則是德國的機械工程師狄塞爾（公元1858至1913年）。1892年他發明了壓燃點火式柴油發動機。他在《一種合理熱機的理論與制造》一文中，闡明了他的内燃機的原理：在發動機中不是通過燃料和空氣的混合從外部将其引燃，而是采用提高壓力來壓縮汽缸裡的空氣，使空氣因高壓壓縮而升溫，同時向高溫部位噴入燃料，不用點火就能使燃料起爆。狄塞爾通過數年時而充滿自信、時而悲觀失望的努力，終于在1897年按他的設想制成了柴油發動機。盡管它比汽油機笨重，制造發動機所用材料必須要耐高溫、耐高壓，但由于結構更為簡單，所用燃料便宜，輸出功率又大，因而狄塞爾的柴油發動機成為内燃機發展史上又一個偉大的新起點。笨重的柴油機最初是一種固定式發動機，裝在發電廠裡，與蒸汽機競争。從1903年起陸續用作船舶、潛艇、機車等的發動機。進入20世紀，奧托發動機與狄塞爾發動機成了許多領域裡廣泛應用的動力機。
有線電報與電話
（1）高斯和韋伯的電磁式有線電報
1833年高斯（1789-1855）和韋伯（1804-1891）通過1.5公裡長的電線在格廷根大學的物理研究所與氣象台之間進行通訊聯系。
（2）莫爾斯電報機和莫爾斯電碼
莫爾斯是在1832年從法國返回美國的旅途中萌生了發明電報的願望的。在輪船上，美國醫生傑克遜向旅客們展示了一種叫“電磁鐵”的新器件并講述電磁鐵原理。傑克遜說：“實驗證明，不管電線有多長，電流都可以神速地通過。”這句話使莫爾斯産生了遐想：既然電流可以瞬息通過導線，那能不能用電流來進行遠距離傳遞信息呢？當時的通信隻是靠人傳馬遞速度非常慢，而電的傳遞速度是30萬公裡每秒。莫爾斯為自己的想法興奮不已，他毅然改行投身于電學研究領域。1835年，他毅然告别了繪畫藝術，專心攻讀電磁學知識，一門心思地進行電報裝置的研究制作。
莫爾斯前進的道路上困難重重。由于莫爾斯物理知識貧乏，要學會和掌握電磁學的知識談何容易！回到美國後，他隻得向紐約大學物理學教授蓋爾請教，蓋爾教授細心教他組裝電池和制造電磁鐵的方法，加之莫爾斯的刻苦學習，1835年底，他終于用舊材料制成第一台電報機。
莫爾斯的發報機的結構是這樣的：先把凹凸不平的字母版排列起來，拼成文章，然後讓字母版慢慢地觸動開關，得以繼續地發出信号；而收報機的結構則是，不連續的電流通過電磁鐵，牽動擺尖左右擺的前端，它與鉛筆連接，在移動的紅帶上劃出波狀的線條，經譯碼便還原成電文。莫爾斯的第一台電報機，隻能在2-3米的距離内有效。這是由于收發兩方距離增大，電阻相應增加而失靈。要想使電報應用到實際生活中，那就必須進一步改進。
莫爾斯又拜著名電磁學家、感應電流的發現者亨利為師，虛心求教，亨利讓莫爾斯把電磁鐵換成使用絕緣導線的強力電磁鐵，并用繼電器把每個備有電池的電路串聯起來，另一條則用地線代替。
1836年，莫爾斯終于找到了一種新的方法，他在筆記本上記下了一個新的設計方案“電流隻要停止片刻，就會出現火花。有火花出現可以看成是一種符号沒有火花出現是另一種符号；沒有火花的時間長度又是一種符号。這3種符号如果組合起來代表數字和字母，就可以通過導線來傳遞文字了。”
（3）格雷與貝爾的電話專利
在莫爾斯電報發明後的20多年中無數科學家試圖直接用電流傳遞語音，貝爾也把發明電話作為自己義不容辭的責任。但由于電話是傳遞連續的信号而不是電報那樣不連續的通斷信号，在當時的難度好比登天。他曾試圖用連續振動的曲線來使聾啞人看出“話”來，沒有成功。但在實驗中發現了一個有趣現象：每次電流通斷時線圈發出類似于莫爾斯電碼的“滴答”聲，這引起貝爾大膽的設想：如果能用電流強度模拟出聲音的變化不就可以用電流傳遞語音了嗎？随後的兩年内貝爾刻苦用功掌握了電學，再加上他紮實的語言學知識，使他如同插上了翅膀。他辭去了教授職務，一心紮入發明電話的試驗中。在萬事俱備隻缺合作者時他偶然遇到了18歲的電氣工程師沃特森。兩年後，經過無數次失敗後他們終于制成了兩台粗糙的樣機：圓筒底部的薄膜中央連接着插入硫酸的碳棒，人說話時薄膜振動改變電阻使電流變化，在接收處再利用電磁原理将電信号變回語音。但不幸的是試驗失敗了，兩人的聲音是通過公寓的天花闆而不是通過機器互相傳遞的。
正在他們冥思苦想之時，窗外吉他的丁冬聲提醒了他們：送話器和受話器的靈敏度太低了！他們連續兩天兩夜自制了音箱、改進了機器。然後開始實驗，剛開始沃特森隻從受話器裡聽到嘶嘶的電流聲，終于他聽到了貝爾清晰的聲音“沃特森先生，快來呀！我需要你？1875年6月2日傍晚，當時貝爾28歲，沃特森21歲。他們趁熱打鐵，幾經半年的改進，終于制成了世界上第一台實用的電話機。1876年3月3日（貝爾的29歲生日），貝爾的專利申請被批準，專利号為美國174465。其實，在貝爾申請電話專利的同一天幾小時後，另一位傑出的發明家艾利沙·格雷也為他的電話申請專利。由于這幾個小時之差，美國最高法院裁定貝爾為電話的發明者。
回到波士頓後兩人繼續對它進行改進，同時抓住一切時機進行宣傳。兩年後的1878年，貝爾在波士頓和沃特森在相距300多公裡的紐約之間首次進行了長途電話實驗。與莫爾斯一樣取得了成功。所不同的是他們舉行的是科普宣傳會，雙方的現場聽衆可以互相交談。中途出了個小小的問題：表演最後節目的黑人民歌手聽到遠方貝爾的聲音後緊張得出不了聲，急中生智的貝爾讓沃特森代替，沃特森鼓足勇氣的歌聲使雙方的聽衆不時傳來陣陣掌聲和歡笑聲，試驗圓滿成功。
1877年，也就是貝爾發明電話後的第二年，在波士頓設的第一條電話線路開通了，這溝通了查爾期·威廉期先生的各工廠和他在薩默維爾私人住宅之間的聯系。也就在這一年，有人第一次用電話給《波士頓環球報》發送了新聞消息，從此開始了公衆使用電話的時代。
第二次工業革命的特點
（一）科學與技術、工業生産緊密結合是第二次技術革命最突出的特點
第一次技術革命中的許多發明成果都是這些能工巧匠的實踐經驗的結晶。如，飛梭的發明者凱伊是機械師，水利紡紗機是木匠海斯發明的；珍妮紡紗機的發明者哈格裡斯夫原是織工；同樣也是織工的克倫普頓也發明了騾機；就連第一次技術革命中最重要的技術成就蒸汽機，也是當過鐘表匠和大學儀器修理工的瓦特發明的；還有發明輪船的寶石工人冒爾頓，發明了焦炭煉鋼法的工廠主達比父子等等。由此可見第一次技術革命中能工巧匠扮演了重要的角色。他們成為新技術的帶頭人，他們的革新主要依靠多年來的實踐經驗，但是對于科學理論的研究并沒有多少，科學與技術還沒有真正的結合起來。然而在第二次技術革命當中，幾乎所有的工業部門都受到科學發明的影響。沒有物理學、生物學、熱學、化學等方面理論的發現，第二次技術革命是不會有如此巨大的成就的。
科學理論的發展推動了技術的發展，技術的發展又推動了生産的發展，它們之間的作用順序是科學、技術、生産依次推進發展的關系。第二次技術革命的多數發明與技術進步已經不是主要依靠能工巧匠的實踐經驗了，而是建立在科學理論的基礎之上的。科學與技術的很好的結合，也導緻了技術成果應用到生産實踐的時間也大大的減短。例如，由于電的廣泛應用中，從1831年法拉第發現電磁感應先想到19世紀80年代一系列電學應用技術的出現，科學技術成果應用于生産的時間比第一次技術革命、縮短了一半。
在第二次技術革命中對科學理論研究的重視程度也大大的提升。以美國為例，從19世紀60、70年代起，先後建立了農業局、科學院等研究機構。1872年愛迪生建立的第一個工業試驗室。到了1913年美國著名的工業試驗室已經發展到了65個，并且還從大學吸收了近萬名科學家和工程師專門從事科研工作。
（二）多個資本主義國家同步進行，相互促進，而且有的是交叉進行，因此發展更迅速，擴張範圍更廣
與第二次技術革命主要以英國為中心不同的是第二次技術革命是在多個先進的資本主義國家幾乎同時進行的。英國人、美國人、德國人、法國人、等都在不同的領域有着發明和創造。英國人貝塞麥、托馬斯等發明的煉鋼技術曾經引領歐洲多時。但在内燃機、發電機、電動機、汽車、的制造和改進當中，德國人的功勞是最大的。美國人發明了他們引以自豪的電燈、電話、T型汽車、電影、收音機等。法國人也發明了人造纖維、橡膠輪胎等。這些隻是各個國家最具代表性的技術成果，其實還有很多的發明和技術的進步是無法一一列舉清楚的。
與第一次技術革命中英國幾乎壟斷了所有的重要的新機器發明和新生産方法的出現不同，各個主要資本主義國家在不同的領域都有自己的貢獻。而且它們相互促進，在一方獲得重大的突破性的成果後，很快被其他的國家所吸收。各國也争取自己能夠獲得某一方面的領先技術，這樣各方你追我趕，加快了技術的改進與更新。特别是英、美、德、法四國，到1900年四國的工業産量已占全世界工業産值的72%。
第一次工業革命是從紡織業擴展到其他行業，但是，主要以輕工業為主。而第二次工業革命則是主要以重工業為主如機器制造工業、電力工業、化學工業、鋼鐵工業、汽車工業等。凱利、貝塞麥、托馬斯、馬丁和西門子等的煉鋼法，以及後來發明的電爐煉鋼法，使得鋼産量劇增。鋼産量的劇增，導緻了其價格猛跌，便宜價格又導緻了鋼鐵迅速在很多部門和領域代替了鐵，應用的範圍廣泛擴大。鋼鐵技術的進步，不但引起了原有的重工業如采煤業、機器制造業、鐵路運輸業等的飛躍發展，而且存進了其它以鋼鐵為原料的新興工業的發展，如電力工業、電器制造、化學工業、石油工業、汽車工業和飛機制造業等。重工業很快地成為各個資本主義國家經濟的非常重要的部分。到19世紀末到20世紀初，重工業已經在世界工業中開始占據了主導地位。
