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Thomson realizó sus experimentos usando rayos catódicos, esos que encontrábamos hasta hace pocos años dentro de nuestros televisores. Pues bien, la investigación sobre estos rayos se inició a finales del siglo XIX y consistía en la creación de un tubo de vacío con dos electrodos en su interior. Los electrodos se conectan a un circuito, de forma que uno de los electrodos queda cargado negativamente (cátodo) y otro positivamente (ánodo).
Cuando el cátodo se calienta, un flujo eléctrico pasa de éste al ánodo, lo que indica que está cargado negativamente y además se puede producir iluminación si se coloca una sustancia fluorescente al final del tubo. Estos rayos se emiten siguiendo una línea recta entre cátodo y ánodo y siguen así si no encuentran interferencias.