Величина струму прямо пропорційна напрузі і обернено пропорційна індуктивному опору ланцюгу,

тобто

Форм. 33

Де

I і U — значення струму і напруги, що діють, а X_L — індуктивний опір ланцюгу.

Розглядаючи графіки зміни струму в котушці, ми звернули увагу на те, що зміна е р с самоіндукції і напруги на її затисках не співпадає за часом. Інакше кажучи, синусоїди струму, напруги та е р с самоіндукції виявилися для ланцюга, що розглядався нами, зміщеними за часом одне до одного. У техніці змінних струмів таке явище прийнято називати зміщенням фаз.

Якщо ж дві змінні величини змінюються поодинці і тому ж закону (у нашому випадку по синусоїдальному) з однаковими періодами, одночасно досягають свого максимального значення як в прямому, так і у зворотному напрямі, а також одночасно зменшуються до нуля, то такі змінні величини мають однакові фази або, як то кажуть, співпадають по фазі.

Як приклад на рис. 13 приведені співпадаючі по фазі криві зміни струму і напруги. Такий збіг фаз ми завжди спостерігаємо в ланцюзі змінного струму, що складається тільки з активного опору.

Рис. 13 Збіг по фазі струму і напруги в ланцюзі з активним опором

У тому випадку, коли ланцюг містить індуктивний опір, фази струму і напруги, як це видно з рис. 11 не співпадають, тобто є зміщення фаз між цими змінними величинами. Крива струму в цьому випадку як би відстає від кривій напруги на чверть періоду.

Отже, при включенні котушки індуктивності в ланцюг змінного струму в ланцюзі з'являється зміщення фаз між струмом і напругою, причому струм відстає по фазі від напруги на чверть періоду.

Це означає, що максимум струму наступає через чверть періоду після того, як наступив максимум напруги.

Е р с самоіндукції знаходиться в протилежній фазі з напругою на котушці, відстаючи, у свою чергу, від струму на чверть періоду. При цьому період зміни струму, напруги, а також е р с самоіндукції не міняється і залишається рівним періоду зміни напруги генератора, що живить ланцюг. Зберігається також і синусоїдальний характер зміни цих величин.

З'ясуємо тепер, яке відмінність навантаження генератора змінного струму активним опором від навантаження його індуктивним опором.

Коли ланцюг змінного струму містить в собі лише один активний опір, то енергія джерела струму поглинається в активному опорі, нагріваючи провідник.

Коли ж ланцюг не містить активного опору (ми умовно вважаємо його рівними нулю), а складається лише з індуктивного опору котушки, енергія джерела струму витрачається не на нагрів проводів, а тільки на створення е р с самоіндукції, тобто вона перетворюється на енергію магнітного поля.

Проте змінний струм безперервно змінюється як по величині, так і по напряму, а отже, і магнітне поле котушки безперервно змінюється в такт із зміною струму. У першу чверть періоду, коли струм зростає, ланцюг отримує енергію від джерела струму і запасає її в магнітному полі котушки. Але як тільки струм, досягнувши свого максимуму, починає убувати, він підтримується за рахунок енергії, запасеної в магнітному полі котушки за допомогою е р с самоіндукції.

Таким чином, джерело струму, віддавши протягом першої чверті періоду частину своєї енергії в ланцюг, протягом другої чверті отримує її назад від котушки, що виконує при цьому роль своєрідного джерела струму.

Інакше кажучи, ланцюг змінного струму, що містить тільки індуктивний опір, не споживає енергії: в даному випадку відбувається коливання енергії між джерелом і ланцюгом. Активний же опір, навпаки, поглинає в собі всю енергію, повідомлену йому джерелом струму.

Говорять, що котушка індуктивності, в протилежність омічному опору, не активна по відношенню до джерела змінного струму, тобто реактивна. Тому індуктивний опір котушки називають також реактивним опором.