Georg Simon Ohm 's 1827 paper


ABCD(Fig.3)は3つの異種部分で構成される。
その励起地点の1つで開き、直線に拡げられたリングとしよう。

直線FG、HI、KLは、
それらの位置毎に、リングの個々の部分における電気の分離モードを、
また、ADに垂直でA,B,C、Dを通る線AF、BG、BH、CI、CK、DLを表わす。

GH、KI、LM(=DL−AF)は
個々の励起場所で発生する電圧の大きさを、それらの長さで表わす。

これらの電圧の既知の大きさから、また、個々の部分AB、BC、CDの所定の性質から、電気の分離の図は完全に決定されるはずである。
もしF、H、K点を(個々に)通ってADに平行な直線を(それぞれ)描いたなら、
F’、H’、K’点において、ADに垂直でB,C,Dを通って描かれる直線に出会うので、
既に証明された事に従い、線GF’、IH’、LK’は直接AB、BC、CD部分の長さに比例し、
同じ部分の導電率と断面の積に逆比例する。

その結果、線GF’、IH’、LK’のお互いの関係が与えられる。

その上、GH、KI、DL−AFによって表わされる電圧が与えられるので、
GF’+IH’+LK’=GH−KI+LM もまたわかる。(訳注1)

与えられた線GF’、IH’、LK’及びそれらの既知の合計の関係から、今やこれらの線は、個々に発見されるだろう。
次に、図FGHIKLは明らかであり、完璧に決定される。

しかし、この図内に位置する線ADは、その真の性質を未だ決定できずにいる。

同じADの問題について更に進めていくと、もしGH、DL−AFまたはLMによって表わされる電圧が、急な上昇とは反対のIKにより表わされる個々の励起地点での電気(電流)の力の急な低下を示し、さらに、後者の性質の電圧がマイナス量として考えられる限り、最初の性質の電圧がプラス量として見なされ且つ取り扱われる、ということを思い出すならば、
一般的に上記の例が次の有効な法則へと導くことに気がつく。

:もしいくつかの部分で構成されるリングのすべての電圧の合計を各部の長さに直接比例し、さらに、それらの導電率と断面の積に逆比例する同数の部分で割るならば、これらの部分は、1つの部分に含まれ、且つ電気(電流)の分離点を表わす直線に相当するはずの段階的変化の量をうまく示すだろう。

同時に、正の電圧の合計は通常の上昇を示し、また反対に、負の電圧の合計はそれらの線の通常の下降を示す。

回路の場所を問わないポテンシャルの決定.

 今や、ガルバーニ電気の回路においてどこを指定されても、電気の力を決定することができるだろう。
さらにここで繰り返すが、Fig3を論拠とするのである。

この目的のため、a a’a”がB、Cにおける、またAとDの間に存在する電圧を示すとしよう。

よって、この場合もまた、aとa”はプラスを表わし、反対にa’はマイナスの線、また、λ、λ’、λ”はAB、BC、CD部の長さを直接表わす線、逆に言うと、導電率と同じ部分の断面の積を表わす。

さらに、ちょうど確認された法則に従い、a+a’+a”=A、λ+λ’+λ”=L としよう。
 
GF’はL,A,λの次の第四の比例項
IH’はL,A,λ’の次の第四の比例項
LK’はL,A,λ” の次の第四の比例項
横座標とみなせる、ADに平行でFを通る線FMと、いずれかに決められたX、X’、X”点に直交する縦座標XY、X’Y’、X”Y” を描こう。

次のようにそれらの個々の値を得る: 

始めに
AB=FF’なので、(訳注:△FYXと△FGF’が相似であることから)
 AB:GF’=FX:XY

これより、
   
一方、ここでGF’に値  (訳注2)を代入すると、
   
   

となる。

もしここでxが次のような(λに対応する)
 AB:FX=λ:x
で表わされれば、このとき
   
となる。

第二に、BCとF’X’はADに平行で、GHへ向かうIY’と交わるので、
BC:IH’=F’X’:(F’H−X’Y’)訳注3)
これより、
    
また、F’H=GH−GF’から
    
ここで今IH’とGF’に対し、それらに
    
を代入すると、
    
を得る。

さらに、F’X’の線の長さをx’とすると、BC:F’X’=λ’:x’ と表わされ、
     
となり、
    
となる。

  第三は、CD=KK’であり、
F”X”が、Kから線X”Y”へ延長したKK’の一部と等しいので、
CD:LK’=F”X”:X”Y”−KF”
となる。訳注4)
そこから、
    
が得られる。



 (訳注1)オーム氏は数学者でもあるので、Fig.3を見ているうちに
GF’+IH’+LK’=GH−KI+LM
 に直感的に気がついたのかもしれない。

 尚、この式の導出方法は以下の通り。
GF’=GH−F’H、IH’=KH’−KI と表わされるので、
GF’+IH’=(GH−F’H)+(KH’−KI)
       =(GH−KI)+(KH’−F’H)・・・(1)
となる。
  ここで、KH’−F’H=KF”=K’M=LM−LK’なので(1)式に代入すると、
GF’+IH’=(GH−KI)+(LM−LK’)
LK’を左辺に移項すると、
 
GF’+IH’+LK’=GH−KI+LM=GH−KI+(DL−AF)
が導かれる。 

(訳注2)図3aに、電圧a、a’、a”を、また回路を構成する線の長さをλ、λ’、λ”を記入した。更に a+a’+a”=Aは全電圧、λ+λ’+λ”=Lは回路の全長を表わすので、
電圧GF’は
 全電圧:回路の全長=A:L=GF’:λ
と比例関係が成り立つ。

 
(訳注3)図3bのように、仮にY’を通りF’X’に平行な線分とBHの交点をG’、BCとIHの交点をB’とする。
ここで、△IHH’と△HB’Bについて考えてみると、(それそれ斜線で示してある)
BH//IHより、錯覚∠HIH’=∠B’HBが成り立つ。
BC//HH’より、∠IHH’=∠HB’Bが成り立つ。
△IHH’と△HB’Bは2つの角がそれぞれ等しい直角三角形であるから、これらに相似の関係が成り立つ。
また、BB’//G’Y’より△HG’Y’と△HBB’も相似の関係となり、(それそれ斜線で示しある)
△IHH ∽ △HB’B ∽ △HG’Y’
と、3つの三角形が相似であることがわかる。
したがって、
BC:IH’=HH’:IH’=G’Y’:H’G’ =F’X’:(F’H−X’Y’)
即ち、BC:IH’=F’X’:(F’H−X’Y’)
が導かれる。

 
(訳注4)図3bでX”Y”とKK’の交点をK”とおく。
ここで△KK’Lと△KK”Y”に注目すると、明らかにこの2つの三角形は相似である。
したがって、
CD:LK’=KK’:LK’=KK”:K”Y”
ここで、KK”=F”X”、K”Y”= X”Y”−KF”なので
KK”:K”Y”=F”X”:X”Y”−KF”
よって
CD:LK’=F”X”:(X”Y”−KF”)
となる。
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