23 BAB IV HASIL DATA DAN PEMBAHASAN Medan listrik plasma

23
BAB IV
HASIL DATA DAN PEMBAHASAN
4.1.
Hasil Data
Medan listrik plasma dapat dih'itung melalui sumber tegangan dan
jarak elektroda, diperoleh hubungan terhadap tekanan seperti gambar 4.1
berikut:
Hubungan Medan Listrik dan Tekanan
350E+03
^ 3.00E+03
^ 2.50E+03
I
2.00E+03
-•—Series 1
1.50E+03
-s—Series2
1.00E+03
^ 5.00E+02
OOOE+00
40
50
60
70
80
Tekanan, p (atm)
Gambar 4.1. Grafik Iwbungan medan listrik terhadap tekanan
Series 1 menunjukkan medan listrik setelah tegangan breakdown, dan series
2 menunjukkan medan listrik sebelum breakdown tegangan.
24
Hubungan Arus Terhadap Tegangan
940E-01
920E-01
< 9.00E-01
CO
w
<
880E-01
8.60E-01
8 40E-01
8 20E-01
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
Tegangan Listrik Va (kV)
Gambar 4.2. Grafik hubungan Arus listrik dan Teganggn
Hubungan antara arus listrik dan tegangan dilihat pada gambar 4.2. Tahanan
arus yang timbul diantara elektroda hampir tidak berubah (linear) hingga
pada tekanan 1 atm.
Energi listrik terhadap tekanan dapat dijelaskan pada gambar 4.3. Pada
kondisi breakdown, energi listrik hampir tidak berubah dan sebelum
breakdown energi listrik meningkat. Hasil ini menunjukkan besaran energi
listrik sebanding dengan tegangan yang dihasilkan.
Secara geometri, harga densitas dan frekuensi dapat dilihat pada gambar 4.4.
25
Hubungan Energi ListrikTerhadap Tekanan
5.00E+01
3
400E+01
3.00E+01
Series 1
Series2
1
l ! 2.00E+01
B
iS 1.00E+01
O.OOE+00
"
40
50
I
"
'
r
60
p_
70
80
Tekanan, p (atm)
Gambar 4.3. Grafik fiubungan tekanan dengan energi listrik
4.2. Analisa Data
Penelitian dilakukan untuk mengukur besaran fisis pada tekanan 46,
56, 66 dan 76 cmHg (latm). Secara umum tegangan akhir Va , tidak
mengalami perubahan yang berarti akibat adanya penambahan tekanan,
karena perbedaan arus tiap variasi tekanan hampir tidak berubah. Hal ini
dapat disebabkan oleh beberapa faktor antara lain sebagian besar tumbukan
setelah ionisasi mudah untuk mengionisasi elektron lainnya karena jarak
elektrodanya dekat dan densitas gas yang besar. Disamping itu pada saat
terjadi ionisasi sebagian besar elektron dalam keadaan tereksitasi.
26
Hubungan Densitas Plasma Terhadap Tekanan
1 95E4 14
E 2- 1 90F+14
3 5
>
^ Series 1
g f
1 65E+14
1.60E+14
40
50
60
70
80
Tekanan, p (atm)
Gambar 4.4.Grafik Iwbungan Densitas Plasma terhadap tekanan
Perbedaan arus yang tidak terlalu besar untuk tiap tekanan disebabkan oleh
pengaruh tekanan yang tinggi maka densitas plasma akan tinggi pula.
Sedangkan kenaikan tegangan awal (Vo) sebanding dengan kenaikan
tekanan (linier). Kenaikan tegangan ini dipengariihi oleh densitas elektron
yang jumlahnya semakin besar, hal ini terjadi karena adanya tumbukan
inelastis antar partikel.
Dengan
asumsi bahwa medan magnet dapat memicu elektron untuk
bergerak lebih cepat sehingga dapat mempercepat proses ionisasi, namun
tegangan yang dibutuhkan untuk membreakdownkan gas tetap semakin
27
besar karena densitas gas yang tinggi yang umumnya dalam keadaan
molekuler, kecendrungan terdisosiasi dan eksitasi lebih dominan.
Densitas udara di dalam tabung tinggi, sehinggga elektron akan
cendrung saling bertumbukan dengan fr.ekuensi tumbukan yang tinggi. Hal ini
menyebabkan emisi foton lebih mudah terjadi. Namun setelah terbentuknya
plasma, besarnya medan listrik akhir turun drastis tanpa ada perubahan
medan listrik yang besar tiap tekanannya dan cenderung naik (linier).
Frekuensi plasma sangat tergantung pada densitas udara dalam
tabung, semakin besar densitas udara maka frekuensi plasma juga akan
semakin besar. Namun kuantitas ini tidak dominan karena sebagian besar gas
masih tereksitasi (gas panas
Harga densitas plasma dengan dominasi gas nitrogen yang terionisasi (secara
metodik pemurnian gas nitrogen yang diperoleh adalah 15,6% pada kondisi
0,2atm ketika udara dikosongkan dan 95,6% pada latm ketika diinjeksi
dengan molekul gas nitrogen). Harga dominasi ini memungkinkan gas
nitrogen lebih banyak terionisasi.
Untuk
menunjukkan
memebandingkan
breakown
(MacDonald,1966). Setelah
hasil
tegangan
eksprimen
gas
nitrogen
ini,
gambar
dengan
(4.5)
microwave
diekstrapolasi, hasil eksperimen menunjukkan
kemiripan dengan referensi tersebut.
28
I
I I I ri 11
I I
I I IIIII
I
t
I n ITi|
I
I t M I rI
I
'4
f' Nlliogen
0 OxyRGii
'I
I
III
.1
''.ItM i'
!
. I
't
I
I
11
!
- _ L . 1 .1. I . l l l l U
0.01
01
I ..LIJ-III.LI
1.0
/' C o n )
l_.
L I
I IIIJ.L
100
I
1
j ^ L Q l l i! i i.!
i n oJLLJii
o
I
I I I
Gambar 4.5. Grafik hubungan Densitas Plasma terhadap tekanan