Theo định luật cảm ứng Faraday, từ trường biến thiên theo thời gian tạo ra một điện thế trên cuộn dây V.

V = d B d t = d ( L I ) d t = L d I d t + I d L d t = L d I d t {\displaystyle V={\frac {dB}{dt}}={\frac {d(LI)}{dt}}=L{\frac {dI}{dt}}+I{\frac {dL}{dt}}=L{\frac {dI}{dt}}}

Với từ dung không đổi theo thời gian:

V = L d I d t {\displaystyle V=L{\frac {dI}{dt}}}

Dòng điện chạy trên cuộn dây có liên hệ với điện thế qua:

I = 1 L ∫ V d t {\displaystyle I={\frac {1}{L}}\int Vdt}

Trở kháng phức của cuộn cảm với dòng điện xoay chiều, phụ thuộc vào tần số của dòng điện xoay chiều.

Z = R + X L {\displaystyle Z=R+X_{L}} Z = R + j ω L {\displaystyle Z=R+j\omega L}

Với j là đơn vị ảo, ω là tần số góc của dòng điện xoay chiều.

Trường hợp cuộn dây không có điện trở, R=0, điện thế đi trước dòng điện một pha 90°. Trong trường hợp cuộn dây có điện trở, R>0, điện thế đi trước dòng điện một góc θ

tan ⁡ θ = ω L R = 2 π f L R {\displaystyle \tan {\theta }=\omega {\frac {L}{R}}=2\pi f{\frac {L}{R}}}