电动机也称为“马达”，主要由一系列的线圈和磁铁等部分组成，它是把电能转变成机械能的装置。发电机是一种转动时产生电力的机器。利用电动机可以把发电机所产生的大量电能，应用到生产中去。电动机和发电机的构造基本上一样，但原理却正好相反，电动机是通电于转子线圈以引起运动，而发电机则是借转子在磁场中的运动产生电流。
1820年，丹麦科学家奥斯特发现了电流的磁效应，第一次揭示出电与磁之间的密切关系。英国科学家法拉第受此启发，1821年，他成功地使一根小磁针绕着通电导线不停地转动。这个装置就是历史上的第一台电动机。法拉第相信不仅有电流的磁效应，而且也应有磁的电流效应。1831年，法拉第在实验中发现，运动的磁能够产生电流。根据这个原理，法拉第很快就做出一个模型发电机。电动机和发电机的问世预示着人类电气时代的到来。
电动机的核心部分换向器是一种能改变线圈中电流方向的设备。换向器由两个半环组成，每个半环和金属线圈的一端相连。当金属线圈转动时，换向器也跟随这个线圈转动起来。换向器在转动时，滑过两个电刷的接触点。换向器的两个半环分别通过一只电刷和电源相连接。实际应用的电动机不止一个线圈，它由很多个甚至数百个线圈绕在一个铁芯上。线圈和铁芯的这种结构叫转子。利用多匝线圈能增大电动机转动的力量，并使电动机转动更加平稳。
在多数电动机中，磁铁静止不动，而带电的线圈在磁铁中间转动。当电流通过线圈时，线圈就带有磁性。因为异极相吸、同极相斥，因此线圈在固定磁铁间旋转，直到线圈的北极与固定磁铁的南极相对。接着电流的流向发生逆转，由此也导致线圈的两极变动。这时线圈的北极对着磁铁的北极。因为同极相斥，线圈再旋转半圈使两极再次与磁铁两极相反。线圈每转半圈电流就发生逆流，线圈因此就会不停地旋转下去。这就是电动机旋转不停的原理。
发电机是把铜导线绕在铁辊上，由于铁辊旋转，线圈在相对强大的磁场中运动，因而切割磁力线，产生感应电动势，引起电子在电路中运动。如果电子始终朝一个方向运动，那么发电机所发出的电就是直流电；如果电子不断改变运动方向，那产生的就是交流电。
发电厂发电时，机械能使大的涡轮机转动，涡轮机再带动发电机发电。涡轮机由许多叶片组成，看起来就像螺旋桨。并不是所有的涡轮机都是由水来驱动的。从大坝中流出的水、空中的风、来自燃料燃烧形成的蒸汽和海潮都能用来驱动涡轮机转动。
在早期的电动机实验模型研制中，由于使用的电源所提供的电流十分有限，所以由电能通过磁能转化而来的动能也极其微弱，并没有什么应用价值。此时便需要强大的电源来提供电流，这一需求在很大程度上推动了发电机的研制。第一台手摇永久磁铁旋转式的脉流发电机于1832年问世。在这台发电机中，有一种换向器使发电机中产生的交流电能转变为可供当时的工业生产使用的直流电。但是，这种永磁式发电机有两大明显的缺点：第一，它的设备比较笨重，难以通过提高转速来提高功率。第二，它的动力是靠手摇来带动发电机转动，这更限制了转速的提高，不能产生大功率的电流。后来经过一系列革新，永磁式发电机逐渐发展成可供实用的发电机。