Прямий експериментальний доказ того, що електричний струм у металах створюється рухом вільних електронів, було дано в досліді Т. Стюарта і Р. Толмена (1916 рік).
Експерименту Стюарта-Толмена передували якісні спостереження, зроблені чотирма роками раніше російськими фізиками:
- Л. І. Мандельштамом;
- М. Д. Папалексі.
Вони звернули увагу на так званий електроінерціонний ефект: якщо різко загальмувати рухомий провідник, то в ньому виникає короткочасний імпульс струму.
Ефект пояснюється тим, що протягом невеликого часу після гальмування провідника його вільні заряди продовжують рухатися за інерцією.
Однак жодних кількісних результатів Мандельштам і Папалексі не отримали, і спостереження їх опубліковані не були. Честь назвати досвід своїм ім’ям належить Стюарту і Толмену, які не тільки спостерігали вказаний електроінерціонний ефект, але і виробили необхідні вимірювання і розрахунки.
Котушка більшим числом витків металевого дроту приводилася в швидке обертання навколо своєї осі. Кінці обмотки за допомогою ковзних контактів були приєднані до спеціального приладу – балістичного гальванометра, який дозволяє вимірювати проходить через нього заряд.
Після різкого гальмування котушки в ланцюзі виникав імпульс струму. Напрямок струму вказувало на те, що він викликаний рухом негативних зарядів.
Вимірюючи балістичним гальванометром сумарний заряд, що проходить по ланцюгу, Стюарт і Толмен вирахували ставлення q/m заряду однієї частинки до її маси. Воно виявилося одно відношенню e/m для електрона, яке в той час вже було добре відомо.