На мал.1 показаний заземляючий штир. Його опір визначається наступними компонентами:
(А) опір металу штиря і опір контакту провідника з штирем;
(Б) опір контакту штиря з грунтом;
(В) опір поверхні землі протекающему току, інакше кажучи, опір землі, яке часто є найважливішим з перерахованих доданків.
Детальніше:
(А) Зазвичай заземляючий штир робиться з добре провідного металу (повністю мідний штир або з мідним покриттям) та клемою відповідної якості, тому опором штиря і його контакту з провідником можна знехтувати.
(Б) Національне бюро стандартизації показало, що опором контакту електрода з грунтом можна нехтувати, якщо електрод щільно вбитий і на його поверхні немає фарби, масла та подібних речовин.
(В) Залишився останній компонент - опір поверхні грунту. Можна уявити, що електрод оточений концентричними шарами грунту однакової товщини. Близький до електрода шар має найменшу поверхню, але найбільший опір. У міру віддалення від електрода поверхню шару збільшується, а його опір зменшується. У кінцевому рахунку, вклад опору видалених шарів в опір поверхні грунту стає незначним. Область, за межами якої опором шарів землі можна знехтувати, називається областю ефективного опору. Її розмір залежить від глибини занурення електрода в грунт.
Теоретично опір землі можна визначити загальною формулою: R = L/A
(Опір = Питомий опір х Довжина / Площа)
Ця формула пояснює, чому зменшується опір концентричних шарів у міру їх віддалення від електрода:
R = Питомий опір грунту х Товщина шару / Площа
При обчисленні опору землі питомий опір грунту вважають незмінним, хоча це рідко зустрічається в практиці. Формули опору землі для систем електродів дуже складні і при цьому часто дозволяють обчислювати опір лише приблизно. Найбільш часто використовується формула опору заземлення для випадку одного електроду, отримана професором Дуайтом (HR Dwight) з Массачусетського технологічного інституту:
L x ((In4L) -1) / r
R =, де
R - опір заземлення штиря в омах,
L - глибина заземлення електроду,
r - радіус електрода,
- Середнє питомий опір грунту в Ом · см.