Badając zachowanie się promieni katodowych w polu magnetycznym i zakładając, że składają się one z pewnych naładowanych cząstek, Schuster stwierdził, że można zdobyć pewne informacje ilościowe opisujące te cząstki. Droga tych cząsteczek w prostopadłym do ich kierunku biegu polu magnetycznym jest częścią obwodu koła. Pole to działa zatem na promienie katodowe siłą dośrodkową. Jeżeli przyjmiemy, że każda cząsteczka promieni ma masę m, ładunek q, a pole magnetyczne, w którym cząstki poruszają się po okręgu o promieniu R, ma natężenie B, to z dwóch następujących równań określających siłę:
(1)
(2)
jest:
(3)
i stąd:
(4)
Schuster nie znał w ani wielkości q, ani m, ani v. Zakładając, że wielkość q/m jest stałą, naukowiec zauważył, że zakrzywienie toru ruchu promieni zależy jedynie od przyłożonego do rury napięcia i od wielkości natężenia B.
W roku 1890 naukowiec oszacował dolną i górną granicę q/m. Założył, że energia kinetyczna cząstek promieni katodowych równa jest:
(5)
Natomiast energia ta nie może przekroczyć wartości V*q, gdzie V potencjał katody. Jest więc:
(6)
Stąd maksymalna wartość q/m:
(7)
Ale z drugiej strony wyliczając z równania (4) v i wstawiając go do równania (6) jest:
(8)
Wszystkie wielkości po prawej stronie tego równania Schuster znał. Po ich podstawieniu, otrzymał, że maksymalna wartość q/m promieni katodowych wynosi 1010 kulombów na kilogram.
Aby natomiast określić minimalną wartość q/m Schuster podstawił do równania (4) prędkość w przybliżeniu równą prędkości cząstki powietrza (w temperaturze pokojowej). Po podstawieniu wartości liczbowych otrzymał minimalną wartość q/m równą 5*106 kulombów na kilogram.
Tak więc, stosunek q/m dla cząsteczki promieni katodowych zawiera się w granicach: od 5*106 do 1010 kulombów na kilogram. W tych przedziałach zawiera się, co zauważył badacz, stosunek ładunku do masy jonu atomu wodoru.
