mekanisme kegagalan tembus pada gas Kegagalan tembus pada gas sendiri terdiri dari dua yaitu: Mekanisme Townsend Mekanisme strimer (streamer) atau kanal

1. KEGAGALAN TEMBUS PADA GAS
Pembimbing : Ir. Makmur Saini. MT
Jurusan Teknik Mesin
Program Studi Teknik Konversi Energi
Politeknik Negeri Ujung Pandang

2. Seperti yang kita ketahui bahwa kegagalan
tembus pada gas ada beberapa macam akan
tetapi terlebih dahulu kita akan membahas teori
dari kegagalan tembus gas tersebut
Setelah itu kegagalan kita akan membahas
mekanisme kegagalan tembus pada gas
Kegagalan tembus pada gas sendiri terdiri dari
dua yaitu:
1. Mekanisme Townsend
2. Mekanisme strimer (streamer) atau kanal

3. Teori Kegagalan Pada Gas
• Proses dasar ionisasi
Ion merupakan atom atau gabungan atom yang
memiliki muatan listrik, ion terbentuk apabila pada
peristiwa kimia suatu atom unsur menangkap atau
melepaskan elektron. Proses terbentuknya ion dinamai
dengan ionisasi.
Jika diantara dua elektroda yang dimasukkan
dalam media gas diterapkan tegangan V maka akan
timbul suatu medan listrik E yang mempunyai besar
dan arah tertentu yang akan mengakibatkan elektron
bebas mendapatkan energi yang cukup kuat menuju
kearah anoda sehingga dapat merangsang timbulnya
proses ionisasi .

4. • Ionisasi karena Benturan Elektron
Jika gradien tegangan yang ada cukup tinggi maka
jumlah elektron yang diionisasikan akan lebih banyak
dibandingkan dengan jumlah ion yang ditangkap
molekul oksigen. Tiap-tiap elektron ini kemudian akan
berjalan menuju anoda secara kontinu sambil membuat
benturan-benturan yang akan membebaskan elektron
lebih banyak lagi. Ionisasi karena benturan ini
merupakan proses dasar yang penting dalam kegagalan
udara atau gas

5. • Mekanisme Kegagalan Gas
Proses kegagalan dalam gas ditandai dengan
adanya percikan secara tiba-tiba, percikan ini dapat
terjadi karena adanya pelepasan yang terjadi pada gas
tersebut. Mekanisme kegagalan gas yang disebut
percikan adalah peralihan dari pelepasan tak bertahan
sendiri ke berbagai pelepasan yang bertahan sendiri.
Proses dasar yang paling penting dalam kegagalan
gas adalah proses ionisasi karena benturan, tetapi
proses ini tidak cukup untuk menghasilkan kegagalan.

6. Proses dasar yang paling penting dalam
kegagalan gas adalah ionisasi benturan oleh
elektron
Ada dua jenis proses dasar yang diketahui
1. Proses primer, yang memungkinkan
terjadinya banjiran (avalanvhe) elektron
2. Proses sekunder, yang memungkinkan
terjadinya peningkatan banjiran elektron

7. Proses yang terpenting dalam mekanisme primer
adalah proses katoda, pada proses ini diawali dengan
pelepasan elektron oleh suatu elektroda yang diuji,
peristiwa ini akan mengawali terjadinya kegagalan
percikan (spark breakdown). Elektroda yang memiliki
potensial rendah (katoda) akan menjadi elektroda yang
melepaskan elektron. Elektron awal yang dibebaskan
(dilepaskan) oleh katoda akan memulai terjadinya
banjiran elektron dari permukaan katoda.
Jika jumlah elektron yang dibebaskan makin lama
makin banyak atau terjadinya peningkatan banjiran
maka arus akan bertambah dengan cepat sampai terjadi
perubahan pelepasan dan peralihan pelepasan ini akan
menimbulkan percikan (kegagalan) dalam gas.

8. 1. Mekanisme kegagalan townsend
• Pada proses primer, medan listrik yang ada di
antara elektroda akan menyebabkan elektron
yang dibebaskan bergerak cepat, sehingga
timbul energi yang cukup kuat untuk
menimbulkan banjiran elektron.
dnc = a. ne. dx
Dimana a adalah koefisien kasatu ionisasi Townsend
Dari persamaan diatas dapat dinyatakan sebagai berikut
dne = dn+ = a.n+e=.dx = a.ne (t). vd.dt

9. Pertumbuhan arus rata – rata sebelum kegagalan
percikan dimana V (dan Mc dan E) rendah

10. Untuk menyelidiki bagaimanapun pertumbuhan arus
tergantung pada faktor ruang dilalui sistem elektrodanya,
perbandingan E/p perlu dijaga tetap (konstan), hal ini
dapat dilakukan dengan suatu percobaan seperti gambar
diatas dengan menjaga tekanan p dan E tetap, dan d
dinaikkan, maka diperoleh lengkungan (liku, curve) arus
atau In (I/Io)

11. 2. Mekanisme kegagalan strimer (Kanal)
• Ciri utama kegagalan streamer adalah postulasi
sejumlah besar foto ionisasi molekul gas dalam
ruang di depan streamer dan pembesaran medan
listrik setempat oleh muatan ruang ion pada
ujung streamer. Muatan ruang ini menimbulkan
distorsi medan dalam sela. Ion positif dapat
dianggap stasioner dibandingkan elektron-
elektron yang begerak cepat dan banjiran
elektron terjadi dalam sela dalam awan elektron
yang membelakangi muatan ruang ion positif.

13. Ada dua jenis strimer
1. Positif, atau strimer yang mengarah ke katoda
2. Negatif, atau strimer yang menuju ke anoda
teori tentang strimer positif dikembangkan oleh
meek dan craggs dan loeb untuk geometri medan
seragam. Mereka menjelaskan bahwa pada waktu
banjiran telah menyebrangi sela, elektron-elektron
tersedot ke dalam anoda ion-ion tinggal dalam
sela membentuk kerucut

14. Untuk strimer negatif, yaitu menuju ke anoda, raether
membuat postulat bahwa strimer akan terjadi bila
mekanisme banjiran awal menghasilkan jumlah elektron
yang cukjup (eax) sekarang timbul medan muatan ruang
yang kira-kira sebanding dengan medan yang
diterapkan. Criteria raether untuk pengembangan
strimer adalah bahwa gradien tegangan muatan ruang
kira-kira sama dengan gradien yang diterapkan

15. Perbandingan antara mekanisme townsend dan mekanisme
strimer di perlihatkan pada gambar 1. pada gambar 1 (a)
terlihat mekanisme Townsend, di mana kegagalan terjadi
karena banjiran yang berturut-turut. Pada gambar 2 (b)
terlihat mekanisme strimer yang mulai dari satu banjiran (i)
yang berubah karena muatan ruangnya sedniri menajdi
saluran plasma tipis
yang luminositasnya lemah. Tahap b (iii) adalah percikan yang
terjadi juga pada mekanisme townsend dari a (iii).
Perbandingan antara mekanisme townsend dan
mekanisme strimer

16. Gambar 1
Gambar 2

17. Faktor-faktor yang mempengaruhi tegangan
break down pada gas. Ada 4
faktor.
a. Bentuk elektroda dan jaraknya selanya
b. Bentuk gelombang tegangan
c. Tekanan dan temperatur gas
d. Polaritas
Sedangkan proses terjadinya break down
ada 2 mekanisme, yaitu teori break
down menurut townsend dan teori break
down menurut merk and loeb.

18. Sekian Dan Terima Kasih