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
