Η ράβδος έχει μάζα m , μήκος l , ωμική αντίσταση R', το πηνίο έχει μηδενική ωμική αντίσταση
Ο διακόπτης ανοικτός δεν κυκλοφορεί ρεύμα.
Μόλις κλείσουμε τον διακόπτη η ράβδος διαρρέεται από ρεύμα και επειδή βρίσκεται μέσα σε μαγνητικό πεδίο Β δέχεται δύναμη Laplace : FL = B . I1 . l Η ράβδος κινείται λόγω της δύναμης με ταχύτητα υ. Τα ηλεκτρόνια της ράβδου λόγω της ταχύτητας μέσα στο μαγνητικό πεδίο δέχονται δύναμη Lorentz : FL = qe . υ . Β με συνέπεια να συσσωρεύονται στο ένα άκρο ( Λ ) της ράβδου. Έτσι το άκρο Λ φορτίζεται αρνητικά ενώ το άκρο Κ θετικά. Αναπτύσσεται τάση VKΛ στα άκρα της ράβδου λόγω επαγωγής, δηλαδή ηλεκτρικό πεδίο με ένταση : Ε = VKΛ / l τα ηλεκτρόνια δέχονται δύναμη από το ηλεκτρικό πεδίο : FE = qe . E = qe .( VKΛ / l ) η οποία έχει κατεύθυνση από το Λ προς το Κ. Η μαγνητική δύναμη Lorentz και η ηλεκτρική τοιαύτη είναι αντίθετες. Με την πάροδο του χρόνου περισσότερα ηλεκτρόνια συσσωρεύονται στο άκρο Λ οπότε αυξάνεται η τάση VKΛ και το μέτρο της FE κάποια στιγμή : FL = FΕ => qe . υ . Β = qe .( VKΛ / l ) => υ . Β = VKΛ / l => VKΛ = υ . Β . l = Εεπαγωγική
η ράβδος διαρρέεται από ρεύμα i1 δέχεται δύναμη Laplace : FL = B . I1 . l (1)
κλειστό κύκλωμα : Ε - Εεπαγ = i . r + i1 . R' => Ε - υ . Β . l = i . r + i1 . R' => Ε - υ . Β . l = ( i1 + i2 ) . r + i1 . R' => Ε - υ . Β . l = i2 . r + i1 . ( R' + r ) (2)
επίσης έχουμε : E = ( i1 + i2 ) . r + i2 . R => E = i1 . r + i2 . (R + r) => ( E - i1 . r ) / (R + r) = i2 (3)
(3) , (2) => Ε - υ . Β . l = ( E - i1 . r ) . r / (R + r) + i1 . ( R' + r ) => Ε - υ . Β . l = E. r / (R + r) - i1 . r2 / (R + r) + i1 . ( R' + r ) =>
=> Ε - υ . Β . l = E. r / (R + r) + i1 . [ R' + r - r2 / (R + r) ] => Ε . R / (R + r) - υ . Β . l = i1 . [ R' + r - r2 / (R + r) ] (4) i1 = { Ε . R* - υ . Β . l } / R** όπου R* = R / (R + r) και R** = R' + r - r2 / (R + r) = R' + r.R /(R+r) η (1) γίνεται FL = B . l . { Ε . R* - υ . Β . l } / R** = B.l.Ε.R* / R** - υ .Β2 .l2 / R**
2ος νόμος Νεύτωνα : ΣF = m . α => FL = m . dυ/dt => B.l.Ε.R* / R** - υ .Β2 .l2 / R** = m . dυ/dt => - Β2 .l2 / m .R** . dt = d(-υ) / ( Ε.R* / Β.l - υ ) =>
=> ln { ( Ε.R* / Β.l - υ ) / ( Ε.R* / Β.l ) } = - Β2 .l2 / m .R** . t => Ε.R* / Β.l - υ = ( Ε.R* / Β.l ) . exp { - Β2 .l2 / m .R** . t } =>
=> υ (t) = ( Ε.R* / Β.l ) . ( 1 - exp { - Β2 .l2 / m .R** . t } )
η ράβδος αποκτά οριακή ταχύτητα : υοριακή = Ε.R* / Β.l δηλαδή Εεπαγ = Ε τότε διαρρέεται από ρεύμα : i1 = 0 τότε η (3) => i2 = E / (R+r) τελική τιμή ρεύματος μετά από χρόνο
η επιτάχυνση της ράβδου : α = dυ/dt => α (t) = ( Ε.R* / Β.l ) .{ - Β2 .l2 / m .R** . t } . (- exp { - Β2 .l2 / m .R** . t } ) =>
=> α (t) = Ε.R*.Β.l / m .R** . exp { - Β2 .l2 / m .R**. t } μειώνεται εκθετικά με τον χρόνο
το ρεύμα που διαρρέει την ράβδο : i1 = { Ε . R* - υ . Β . l } / R** => i1 (t) = ( Ε.R* / R**) . exp { - Β2 .l2 / m .R** . t }
η σχέση (3) => i2 (t) = ( E - i1 . r ) / (R + r) = Ε / (R + r) . [ 1 - ( R*. r / R**) . exp { - Β2 .l2 / m .R** . t } ]
από τις σχέσεις : Ε = i2 . r + i1 . ( R' + r ) και E = i1 . r + i2 . (R + r)
[ Ε - i1 . ( R' + r ) ] / r = i2 E = i1 . r + [ Ε - i1 . ( R' + r ) ] . (R + r) / r => i1 . [ R' + r - r2 / (R + r) ] = Ε. R / (R + r) => i1 . R** = Ε. R* => i1 = Ε. R* / R** αρχική τιμή του ρεύματος που διαρρέει την ράβδο
από : Ε = i2 . r + i1 . (R' + r) & E = i1 . r + i2 .(R + r) αφαιρώντας κατά μέλη : 0 = i1 . R' - i2 . R => i2 = i1 . R' / R = Ε. ( R* / R** ) . ( R' / R ) => i2 = E/(R+r) . R' / [ R' + r.R / (r+R) ] αρχική τιμή του ρεύματος που διαρρέει το πηνίο και την αντίσταση R