Schienen-Generator

Ein leitender Stab schließt zwei ideale Schienen über Widerstand R und rollt in einem homogenen senkrechten Magnetfeld aus. Positives x und v zeigen rechts, positives B in die Ebene. Positiver Strom fließt im Stab aufwärts; EMK(oben−unten)=Bℓv. B- oder Bewegungsumkehr kehrt EMK und Strom um. Fx=−B²ℓ²v/R wirkt immer entgegen v. I²R=−Fxv ist die nichtnegative elektrische Leistung.

Ohne Antriebskraft, mit konstanter Masse und rein ohmschem Kreis: τ=mR/(B²ℓ²), v(t)=v₀exp(−t/τ), Δx=v₀τ[1−exp(−t/τ)]. K=mv²/2 und dissipierte Energie=K₀−K; ihre Summe bleibt K₀. Bei B0 gilt τ=∞, konstantes v und Δx=v₀t. Anfangsruhe bleibt Ruhe. Induktivität, Reibung, Kontakte, Temperaturrückwirkung, Strahlung und Feldänderung während der Bewegung sind nicht modelliert.

Parameteränderungen starten einen neuen Ausrollvorgang. Die Modellzeit ist genau eingebbar, begrenzt auf die gewählte Plotdauer. Automatisch: 5τ oder 5 s ohne Magnetbremsung. Bei 5τ ist v noch exp(−5) des Anfangswerts, nicht exakt null. Die Wiedergabe durchläuft das ganze Modellintervall in acht realen Sekunden und lässt sich pausieren; keine numerische Integration oder Echtzeitbehauptung. Horizontale Skizzenpositionen sind auf dieses Intervall skaliert; der Zahlenwert Δx liefert Meter.

Feldzeichen, Stabpolung, Strom-, Bewegungs- und Kraftrichtung sind vorzeichenrichtig. Pfeile sind keine Betragsskalen. B ist null oder |B|≥0,0001 T, maximal 2 T; ℓ=0,1–1 m, |v₀|≤8 m/s, R=0,05–5 Ω, m=0,05–2 kg. Rechengrenzen eines Idealmodells, keine Gerätegrenzen. Entwürfe/Zeit/Fenster überstehen Navigation/Neuladen, Wiedergabe bleibt pausiert. Alte fünf Sliderwerte werden übernommen. Quelle: OpenStax Bewegungsinduktion.

Parameter, genaue Modellzeit und Wiedergabe stehen in einer kompakten Leiste. Skizze und Geschwindigkeitskurve teilen den Arbeitsbereich; Modell- und Wiedergabehinweise stehen in Tooltips. Gespeichert werden nur eingegebene Parameter-, Zeit- und Fensterentwürfe. Der laufende Wiedergabezeiger ist vorübergehend: Neuladen stellt die zuletzt eingegebene Zeit pausiert wieder her, keinen berechneten Animationsstand.