Людина вже давно застосовує для своїх потреб електричну, хімічну, атомну енергію. Для технічного опису будь-хто з них є набір понять, що дозволяють характеризувати їх суть. Наприклад, такі ознаки, як потужність, напруженість, щільність та ін., широко застосовуються при вивченні не тільки електричної, але й інших відомих видів енергії. Одним з таких універсальних понять є широко застосовуваний в електриці термін «опір». В інших областях є його аналоги - поглинання, розсіювання, відображення тощо. «Опір» - це, фактично, і є характеристика втрат енергетичного поля. Мета науки і техніки в тому і полягає, щоб визначити, в чому полягає причина опору.
Опір в електричних ланцюгах має двояку сутність - кажуть, активний і реактивний опір. Для провідника електричний опір є основною характеристикою і обумовлений протидією матеріалу провідника переміщенню носіїв струму. Причини цієї протидії можуть бути різними, чим і пояснюється його різна назва. Опір завжди супроводжується перетворенням одного виду енергії на інші за рахунок зменшення енергії основного джерела. Для випадку електричної енергії цей перехід означає перетворення енергії джерела едс на теплову, магнітну або електричну енергію.
Історично, першим у біографії опору було вивчення активного опору, який обумовлений перетворенням енергії джерела на нагрів провідника. Відбувається це з тієї причини, що заряди (а це електрони) під дією поля едс джерела переміщуються по провіднику, образно кажучи, «розштовхуючи» кристали або молекули речовини. При цьому взаємні обмін-передача енергії призводять до підвищення температури провідника, тобто наявне перетворення електричної енергії в теплову. Якщо джерело едс не змінює своєї величини U і напрямку, то струм у ланцюгу I називається постійним, а опір R такого ланцюга розраховують, виходячи із закону Ома: R = U / I .
Опір ланцюга постійного струму може бути тільки активним. Реактивний опір «дає про себе знати» тільки в ланцюгах змінного струму, які містять цілком конкретну індуктивність (котушка) або ємність (конденсатор). Строго кажучи, будь-який провідник має деяку індуктивність і ємність, але зазвичай вони настільки мізерно малі, що ними нехтують. Індуктивність і ємність при протіканні по них електричних зарядів перетворюють їх енергію в магнітне поле котушки або електричне поле діелектрика. Запасена таким чином енергія, при зміні знака джерела едс, повертається назад у вигляді енергії руху зарядів, звідки і назва - «реактивний опір».
Індуктивність в ланцюгу змінного струму «чинить опір» протікаючому струму через явище самоіндукції: зміна струму, породжене зміною едс джерела, призводить до зміни електромагнітного поля так, що воно намагається підтримувати струм в ланцюгу за рахунок запасеної енергії магнітного поля. Міра запасеної енергії є мірою індуктивності ланцюга L, яка залежить від частоти f змінного струму. Реактивний опір котушки індуктивності визначають за такою формулою:
XL = 2 * π * f * L.
Конденсатор у ланцюгу змінного струму накопичує енергію електричного поля шляхом заряду діелектрика. При зміні величини та/або напрямку едс джерела напруга на обкладках конденсатора підтримується спадаючим струмом, причому тим довше, чим більше ємність С конденсатора.
Реактивний опір конденсатора, також частотнозалежний, обчислюється за формулою:
Xc = 1/( 2 * ^ * f * С).
З цього виразу видно, що зі зростанням частоти та/або ємності опір зменшується. Таким чином, для ланцюга змінного струму, де є резистор, котушка індуктивності і конденсатор, необхідно визначати якийсь сумарний активний і реактивний опір. У загальному випадку, формула для розрахунку повного опору має «піфагорівський присмак»:
Zv2= Rv2 + (XL + Xc) v2
* примітка: знак «v» слід читати «Z в квадраті» тощо.
І остаточно формула повного опору виглядає наступним чином:
Z =√(squarte) Rv2 + (XL + Xc) v2.
