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Ipotizzano che la materia sia costituita da particelle piccolissime che chiamano "atomi", però per stabilire ciò non si basano su risultati sperimentali.
Eunciò la prima legge ponderale, ovvero la legge di conservazione della massa che dice che durante una reazione chimica la somma della massa dei reagenti è uguale alla somma della massa dei prodotti.
Enunciò la seconda legge ponderale, ovvero la legge delle proporzioni definite che dice che gli elementi che costituiscono un composto sono presenti secondo rapporti di massa definiti e costanti.
Sviluppò il primo generatore elettrico, la cosidetta pila voltaica.
Sviluppò la prima teoria atomico secondo cui la materia era divisia in atomi che erano irriducibili ed indistruttibili
Suggeì l'idea che in ogni atomo si trovassero entrambi i tipi di carica. Secondo questa ipotesi quando due atomi diversisi combinano neutralizzano le cariche elettriche residue.
Egli scopre l'induzione elettromagnetica, dimostrando che un campo magnetico variabile può generare corrente elettrica. Studiò anche l'elettrolisi.
Egli inventa i tubi a vuoto che, riducendo la pressione dell'aria al suo interno, consentiva di osservare i feomeni elettrici, infatti questi sono i tubi che poi verranno utilizzati per gli studi dei raggi catodici.
Utilizzò una croce di Malta all'interno di un tubo a vuoto per studiare i raggi catodici , che proiettado l'ombra della croce mostrano di spostarsi in linea retta fornendo così le giuste prove sulla loro natura negativa.
Proposela teoria dell'unità di carica elettrica, suggerì, soprattutto, che la carica elettrica fosse composta da particelle indivisibili, che sono quelle che successivamente verrano chiamati elettroni.
Scoprì l'esistenza dei raggi catodici attraverso degli esperimenti con il tubo a vuoto, dimostrano che le scariche elettriche si muovevano dal catodo verso l'anodo
Scoprì l'esistenza dei raggi anodici, ovvero dei raggi che andavano dall'anodo verso il catodo e ciò fece pensare all'esistenza di particelle cariche positivamente, i futuri protoni.
Scoprì i raggi X, mentre stava compiendo degli esperimenti con i tubi a vuoto notò che una scatola di materiale fluorescente cominciava a brillare senza essere esposto alla luce bensì solo stando in contatto con i raggi catodici.
Scoprì la radioattività, mentre stava effettuando deglistudi sulle proprietà fluorescenti dei sali diuranio notò che questi emettevano naturalemente delle radiazioni senza essere a contatto con la luce.
Scoprì l'elettrone durante degli esperimenti con i raggi catodici. Dimostrò che i raggi catodici erano costituiti da carticelle cariche negativamente.
Attraverso l'esperimento della goccia d'olio misurò la carica elementare dell'elettrone
Enunciò un nuovo modello atomico che dimostrò che l'atomo ha un nucleo piccolo,denso e carico positivamente egli elettroni gli orbitano attorno.
Scoprì che ogni elemento ha un proprio numero atomico che indica il suo numero di protoni.
Scoprì il neutrone, una particella subatomica priva di carica che si trova nel nucleo atomico.
Individua l'esistenza di un fluido elettrico costituito da particelle reciprocamente repulsive che distinguono con il nome di elettricità positiva ed elettrictà negativa.