是什么东西驱动了马达，是什么东西在电解槽里离析了金属，是什么东西以难于想象的速度使信号通过导线？电到底是什么？它是怎样产生和消失的？在物质带电过程中，元素组成没有发生变化，用原子论无法解释各种电现象。在长时期里，原子被认为是不可分割的最小单位，这个观点阻碍了从物质角度考虑电的本质。麦克斯韦电磁理论没有说明电的本质是什么，它只是借助于想象中的“以太”来说明电磁波在空间中的传播。在十九世纪末以前，电仍旧带有相当大的神秘性。
直到人们从事过去一直受到忽视的一个领域研究时，才推动了一系列精辟的试验和考虑解决“电这个谜”，这一领域就是电在空气和气体中的通路。
一个空气被抽空而接上高压的盖斯勒管内的阴极射出一种当时未被人所知的光线，人们称之为阴极射线。有些研究者把它看成类似光的波辐射，有些研究者认为它是极小粒子密集而持久的散落。阴极射线到底是什么？它有没有确定的质量？
1891年，斯通尼在研究电解现象中创立了电子一词来表示基本电荷。他从电解一克氢所需要的电量和一克氢中的原子数出发，粗略推算出氢离子的带电量，也就是基本电荷的数值。那么，电子所表示的基本电荷和阴极射线有什么内在的联系呢？
英国物理学家汤姆生研究了这个问题。他详细研究了阴极射线在磁场和电场中的运动，证实阴极射线确实是具有质量的带电粒子束。阴极射线粒子的比电荷，即粒子电荷和粒子质量之比，比最轻的带电荷的原子、比氢离子约大2000倍。这意味着一个阴极射线粒子带有比氢离子大2000倍的电荷或比氢离子轻2000倍。1897年，汤姆生在皇家学会的演讲中，详细论证了阴极射线就是由具有质量的带电粒子组成的，这种粒子的电荷等于基本电荷，这种粒子就是电子。
科学从理论上完全肯定了电子的存在，但我们怎样才能驾驭电子呢？工作于举世闻名的卡文迪许实验室的伦敦的弗来明决定研究捕捉电子的方法。1895年，他受聘为马可尼无线电公司顾问，在改进检波器的过程中，需要把双向交流电“整理”为单向直流电。他设想，如使原碳丝细微，只能释放电子而不能捕捉，原铜线宽阔，只能捕捉电子而不能释放，则电流从原碳丝流向原铜丝可畅通，从原铜丝流向原碳丝受阻滞，自可收“鼙流”之效。根据他的设计，制造出一种新的元件，这就是世界上第一只名副其实的二极真空电子管。
电子的发现揭露了电的物质本质。它既是向原子领域开拓的基础，又开辟了人类征服自然的新纪元——电子时代。