La matière est constituée d'atomes, et les atomes sont constitués de composants chargés électriquement -- de très légers électrons négatifs et un noyau positif.

Comment le savons-nous?

Maintenant, connectez une pile à l'extrémité de la bobine : un courant s'écoule à travers elle et l'échauffe. A mesure que le fil devient lumineux, un courant commence à s'écouler à travers le circuit de l'ampoule. En effet, maintenant des particules chargées négativement sont émises par le fil chaud, et ces particules négatives sont attirées par la charge électrique positive de la plaque. Cette circulation d'électrons entre la bobine et la plaque "ferme" alors le circuit électrique.

Supposons que les connexions de la première pile soient inversées, la bobine devient positive et la plaque négative. Alors, aucun courant ne passe à travers l'ampoule. Cela montre que le fil chaud n'émet que des particules négatives et pas particules positives. Ces particules négatives sont appelées électrons.

Dans les expériences de laboratoire, on a dirigé ces particules à l'aide de structures chargées électriquement de façon à former des faisceaux (ces structrures sont à l'image du "canon à électrons" des tubes de télévision). Ces faisceaux ont alors été courbés par des aimants ou des plaques métalliques et l'on a pu ainsi étudier leur comportement. Ces expériences ainsi que d'autres ont permis de déterminer la masse de ces particules qui prirent le nom d'"électrons". Il s'avéra que l'électron est plutôt léger. Le plus simple des atomes, l'atome d'hydrogène, contient une particule centrale positive, un proton, et un seul électron, et le proton est 2000 fois plus lourd que l'électron.

Comme la chaleur, la lumière peut aussi extraire des électrons d'un métal. Si la bobine chauffée montrée sur le dessin est remplacée par une plaque métallique propre et éclairée, des électrons sont à nouveau émis et le courant passe à travers le circuit. L'explication de ce phénomène, appelé l'effet photoélectrique permit à Albert Einstein de gagner le prix Nobel en 1921.

Les engins spatiaux orbitant dans la lumière du soleil subissent le même processus. Ils se chargent positivement jusqu'à quelques volts. La lumière du soleil arrache des électrons de la surface et un certain nombre arrivent à s'échapper, laissant l'engin spatial chargé positivement. La situation se stabilise ensuite puisque la charge positive de l'engin spatial empêche les autres électrons de partir.