Electricidad
Por lo general, la energía eléctrica se genera mediante generadores electromecánicos que son dispositivos que utilizan el movimiento para mantener una diferencia de potencial eléctrica entre dos puntos. Es decir que transforman la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos. Si se produce mecánicamente un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generará una fuerza electromotriz (FEM). Este sistema está basado en la ley de Faraday. Para lograr el movimiento se utiliza el del aire (eólica), agua (hidráulica), vapor u otros gases (térmica). La moderna turbina de vapor inventada por Charles Algernon Parsons en 1884 genera cerca del 80% de la energía eléctrica en el mundo usando una gran variedad de fuentes de energía.
Física mesoscópica
Los electrones en materiales dieléctricos a granel (mayores de 10 nm) pueden describirse mediante bandas de energía o niveles de energía de electrones. Los electrones existen en diferentes niveles o bandas de energía. En los materiales a granel, estos niveles de energía se describen como continuos porque la diferencia de energía es insignificante. A medida que los electrones se estabilizan en varios niveles de energía, la mayoría vibra en bandas de valencia por debajo de un nivel de energía prohibido, denominado banda prohibida. Esta región es un rango de energía en el que no existen estados de electrones. Una cantidad menor tiene niveles de energía por encima del espacio prohibido, y esta es la banda de conducción.