彼の実験はすべて陰極線管として知られているものを使って行われたので、最初に私はこれが何でありそしてそれがどのように働くのかを説明しようとします。
陰極線管は、真空状態にある（そこから全ての空気が吸い出された）中空の密封ガラス管である。
一方の端の内側には電球の内側にあるのと同じように（この実験では実際に陰極と呼ばれる）電気フィラメントがあります。もう一方の端には、昔ながらのテレビ画面とまったく同じ蛍光スクリーンがあります。
あなたはフィラメントに電流を通すとそれは輝き始めます。同時に、フィラメントと蛍光スクリーンを電源と共に接続します。
これはスクリーンとフィラメントの間に電場を置きます - そしてスクリーンが正であるならば、フィラメントからの電子はスクリーンに向かって流れてそれを輝かせます。
（絵を描かずにどのように配線されているかを説明するのは難しいです。フィラメントとバッテリーが接続されていると考えてください。電球のように点灯しますが、明るくは点灯しません。 ）スクリーンに接続されている端子とフィラメントに接続されている（ - ）端子実際には電力は非常に高い必要がありますので、あなたはDCに変換された主電源を使うでしょう
トムソンが仕事を始めたとき、スクリーン上で観察された輝きは不思議であり、誰もそれが何であるかを知りませんでした。彼らは、ある種の光線が陰極（フィラメント）から来ていること、そしてスクリーンと陰極の間の回路を電流が流れるために陰極からもある種の負電荷が放出されることを知っていました。
Thomsonの最初の実験で、彼は負電荷を光線から分離できるかどうかを見たがっていました。彼は帯電した物体が磁石によって偏向される可能性があることを知っていた（Michael Faradayはこれを発見し、それは彼の電磁気学の理論である）。
トムソンは陰極線管を設置しましたが、光線の経路の上に磁石を置きました。彼は、光線が曲がっていて負電荷もまったく同じように曲がっていることを発見した。
2回目の実験で、電場の存在下で光線が曲がるかどうかを調べたかったのです。これが荷電粒子に期待されることです。彼は、光線が実際に曲がっていて、そして負の電荷が予想される方向に曲がっているのを発見した。これは光線が光線と同じではないことを示しているので重要です。光は電界や磁界によっては曲げられません。
彼の3回目の実験で、彼は、質量電荷比（質量を電荷量で割ったもの）を測定できるかどうかを知りたがっていました。これをするために彼は光線が磁場によってどれだけ偏向されたかを測定した。彼は、質量電荷比が水素イオン（H +）のそれより千倍以上低いことを発見しました。そして、それは粒子が非常に軽いか非常に高い電荷を持っていたことを示唆しています。
それらは実際には非常に軽く、そして水素イオンと同じ量の電荷を帯びているが、それらが負であるので全く反対である。