تامسون در سال 1897 میلادی نسبت بار به جرم اشعه کاتدی یا همان الکترونها را از آزمایشی شبیه به شکل زیر بدست آورد.

در یک لوله شیشه‌ای تا حد امکان خلأ شده مسیر اشعه کاتدی تولید شده را می‌توان از اثر ملتهب و نورانی آن بر دیواره مقابل جریان اشعه کاتدی مشاهده نمود. حال اگر بر سر راه این اشعه و عمود بر آن یک میدان الکتریکی اعمال شود اشعه کاتدی به سمت قطب مثبت میدان منحرف شده و محل برخورد آن با شیشه منحرف می‌گردد. با اعمال یک میدان مغناطیسی مناسب بر مسیر اشعه و در جهت مخالف می‌توان اشعه را به مسیر اولیه برگرداند. در این حالت دو نیرو، میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی بر اشعه کاتدی وارد می‌شود.

که در معادلات بالا، شدت میدان الکتریکی، شدت میدان مغناطیسی، به ترتیب بار و سرعت ذرات تشکیل دهنده اشعه کاتدی یعنی الکترون می‌باشد. سرعت الکترون در حالتی که نیروهای الکتریکی و مغناطیسی برابرند از معادله زیر بدست می‌آید:

هنگامی که میدان مغناطیسی اعمال نگردد. مقدار انحراف اشعه از موقعیت اولیه خود را می‌توان به راحتی اندازه گرفت:

که در معادله بالا، شتاب ذرات اشعه کاتدی می‌باشد که بر اثر اعمال میدان الکتریکی در آنها ایجاد شده است و زمان لازم برای طی شدن طول لوله شیشه‌ای به وسیله الکترونها می‌باشد (مطابق شکل) با استفاده از قانون دوم نیوتن خواهیم داشت:

با جایگزین کردن مقادیر و از معادله ، در معادله فوق، نسبت بار به جرم الکترون بدست می‌آید:

مقدار دقیق این نسبت امروزه برابر با گزارش شده است که اندازه‌گیری تامسون مقداری نزدیک به این عدد بوده، گرچه محاسبات وی با توجه به شکل دقیق به نظر نمی‌رسد.

قدم بعدی اندازه‌گیری مستقیم بار الکترون بود که این مهم را میلیکان انجام داد و سپس با استفاده از نتایج آزمایش تامسون جرم الکترون را گزارش نمود.