Bienvenido al mundo de los verdaderos opamps. Los verdaderos opamps no son ideales. Para este caso particular, la salida no se mueve exactamente a los rieles. El evento para las operaciones que se anuncian como salida "riel a riel" será a varios mV del riel real.
El swing de salida generalmente se especifica en la hoja de datos. Se llama swing de salida, min / max output o algo así, busque especificaciones de salida.
Para 741 es + -16V cuando se alimenta desde + -20V o + -13V cuando se alimenta desde + -15V. Varía con la carga y muchos factores diferentes.
Por lo general, cuando se diseñan circuitos opamp, se intenta operar en el medio entre los rieles y evitar acercarse al riel (excepto en las configuraciones de comparación). Tenga en cuenta que, en el caso de un amlificador, el opamp comenzará a comportarse de forma extraña cuando se coloque cerca de un riel, comenzará a distorsionarse. YMMV, depende de lo bueno que sea tu opamp.
Otra cosa: estás haciendo una inversión errónea de configuración. Debe vincular la entrada no inversora a un punto medio entre los rieles. 2.5V en este caso particular. No necesariamente tiene que ser el punto medio exacto, todo depende de su señal de entrada.
Piénselo de forma intuitiva: en su caso, para que el opamp oscile alto, su señal de entrada tiene que ir por debajo del suelo, de modo que establezca un "terreno virtual" en algún lugar entre los rieles para que su opamp tenga alguna referencia nuevamente sobre cuál invertir la señal de entrada.
