Вопрос о том, какое место в веществе занимают электрические заряды и какую роль в строении вещества они играют, долгое время оставался неясным. Во второй половине XIX в. было открыто много явлений, указывающих на сложное строение атома. Анализ этих явлений показал, что электрические заряды должны входить в состав атомов. Поскольку вещество в естественном состоянии электрически нейтрально, можно было предполагать, что в каждом атоме должны находиться равные по величине положительные и отрицательные электрические заряды.

На сложное строение атома указывали прежде всего всевозможные химические реакции. Образование молекул из атомов и перестройка молекул при химических реакциях доказывали, что между атомами действуют силы притяжения, наличие которых можно объяснить присутствием в атомах разноименных электрических зарядов.

Работы Д. И. Менделеева наглядно выявили периодичность свойств химических элементов, которую можно было объяснить повторяемостью комбинаций в расположении электрических зарядов внутри атомов.

Открытые М. Фарадеем законы электролиза показали, что в веществе должны находиться неделимые (элементарные) электрические заряды, которые, по-видимому, одинаковы для всех атомов.

При изучении тока в разреженных газах, при фотоэффекте и в ряде других случаев были обнаружены отрицательно заряженные частицы, которые англичанин Д. Стони назвал электронами.

Французский ученый А. Беккерель в 1896 г. установил, что урановые руды создают излучение, имеющее сложный состав, а позднее выдающийся английский ученый Э. Резерфорд доказал, что оно состоит из трех видов лучей, получивших название альфа-лучей (α-лучей), бета-лучей (β-лучей) и гамма-лучей (γ-лучей). Исследования показали, что α-лучи представляют собой поток положительно заряженных частиц (α-частиц), β-лучи — поток электронов, а γ-лучи — очень короткие электромагнитные волны.

На основе всех этих исследований были созданы различные модели строения атомов вещества из электрических зарядов, однако подлинное строение атомов было раскрыто только в 1911 г. Э. Резерфордом, когда он изучал рассеяние а-частиц веществом.