Artikel Tentang Petir



ARTIKEL TENTANG PETIR

Pengertian Petir

      Petir atau halilintar adalah gejala alam yang biasanya muncul pada musim hujan di mana di langit muncul kilatan cahaya sesaat yang menyilaukan biasanya disebut kilat yang beberapa saat kemudian disusul dengan suara menggelegar sering disebut guruh. Perbedaan waktu kemunculan ini disebabkan adanya perbedaan antara kecepatan suara dan kecepatan cahaya.

        Petir merupakan gejala alam yang bisa kita analogikan dengan sebuah kapasitor raksasa, dimana lempeng pertama adalah awan (bisa lempeng negatif atau lempeng positif) dan lempeng kedua adalah bumi (dianggap netral). Seperti yang sudah diketahui kapasitor adalah sebuah komponen pasif pada rangkaian listrik yang bisa menyimpan energi sesaat (energy storage). Petir juga dapat terjadi dari awan ke awan (intercloud), dimana salah satu awan bermuatan negatif dan awan lainnya bermuatan positif.
        Menurut batasan fisika, petir adalah lompatan bunga api raksasa antara dua massa dengan medan listrik berbeda. Prinsip dasarnya kira-kira sama dengan lompatan api pada busi.
        Petir adalah hasil pelepasan muatan listrik di awan. Energi dari pelepasan itu begitu besarnya sehingga menimbulkan rentetan cahaya, panas, dan bunyi yang sangat kuat yaitu geluduk, guntur, atau halilintar. Geluduk, guntur, atau halilintar ini dapat menghancurkan bangunan, membunuh manusia, dan memusnahkan pohon. Sedemikian raksasanya sampai-sampai ketika petir itu melesat, tubuh awan akan terang dibuatnya, sebagai akibat udara yang terbelah, sambarannya yang rata-rata memiliki kecepatan 150.000 km/detik itu juga akan menimbulkan bunyi yang menggelegar. Di lain kesempatan, ketika akumulasi muatan listrik dalam awan tersebut telah membesar dan stabil, lompatan listrik (eletric discharge) yang terjadi pun akan merambah massa bermedan listrik lainnya, dalam hal ini adalah Bumi. Besar medan listrik minimal yang memungkinkan terpicunya petir ini adalah sekitar 1.000.000 volt per meter.

Riset Penyelidikan Petir

     Riset awal
Pada awal penyelidikan listrik melalui tabung Leyden dan peralatan lainnya, sejumlah orang (Dr. Wall, Gray, Abbé Nollet) mengusulkan spark skala kecil memiliki beberapa kemiripan dengan petir.
Benjamin Franklin, yang juga menemukan penangkal petir, berusaha mengetes teori ini dengan menggunakan sebuah tiang yang didirikan di Philadelphia. Selagi dia menunggu penyelesaian tiang tesebut, beberapa orang lainnya (Dalibard dan De Lors) melakukan di Marly di Perancis apa yang kemudian dikenal sebagai eksperimen Philadelphia yang Franklin usulkan di bukunya.
Franklin biasanya mendapatkan kredit untuk menjadi yang pertama mengusulkan eksperimen ini, karena dia tertarik dalam cuaca.

        Riset modern
Meskipun eksperimen dari masa Franklin menunjukkan bahwa petir adalah  sebuah discharge dari listrik statik, hanya ada sedikit peningkatan dalam teori ini selama lebih dari 150 tahun. Pendorong untuk riset baru berasal dari bidang teknik tenaga: jalur transmisi tenaga digunakan dan teknisi ingin mengetahui lebih banyak tentang petir. Meskipun sebabnya diperdebatkan (dan masih berlanjut sampai sekarang), riset menghasilkan banyak informasi baru tentang fenomena petir, terutama jumlah arus dan energi yang terdapat.

Proses Terjadinya Petir

        Petir terjadi karena ada perbedaan potensial antara awan dan bumi atau dengan awan lainnya. Proses terjadinya muatan pada awan karena dia bergerak terus menerus secara teratur, dan selama pergerakannya dia akan berinteraksi dengan awan lainnya sehingga muatan negatif akan berkumpul pada salah satu sisi (atas atau bawah), sedangkan muatan positif berkumpul pada sisi sebaliknya. Jika perbedaan potensial antara awan dan bumi cukup besar, maka akan terjadi pembuangan muatan negatif (elektron) dari awan ke bumi atau sebaliknya untuk mencapai kesetimbangan. Pada proses pembuangan muatan ini, media yang dilalui elektron adalah udara. Pada saat elektron mampu menembus ambang batas isolasi udara inilah terjadi ledakan suara. Petir lebih sering terjadi pada musim hujan, karena pada keadaan tersebut udara mengandung kadar air yang lebih tinggi sehingga daya isolasinya turun dan arus lebih mudah mengalir. Karena ada awan bermuatan negatif dan awan bermuatan positif, maka petir juga bisa terjadi antar awan yang berbeda muatan.
        Petir terjadi akibat perpindahan muatan negatif (elektron) menuju ke muatan positif (proton). Para ilmuwan menduga lompatan bunga api listriknya sendiri terjadi, ada beberapa tahapan yang biasanya dilalui. Pertama adalah pemampatan muatan listrik pada awan bersangkutan. Umumnya, akan menumpuk di bagian paling atas awan adalah listrik muatan negatif; di bagian tengah adalah listrik bermuatan positif; sementara di bagian dasar adalah muatan negatif yang berbaur dengan muatan positif.
        Awalnya awan mendung ,bergesekan satu sama lain akibat dorongan angin yang sangat kencang pada awan karena gesekan antar awan yang sangat keras maka hal in menyebabkan terjadinya panas pada awan secara berlebihan, panas yang berlebihan tersebut akan menyediakan elektron bebas yang sangat besar. Elektron elektron bebas tersebut memiliki tegangan yang sangat tinggi, pergerakan elektron elektron bebas tersebut akan menimbulkan petir yang memiliki tegangan yang sangat tinggi dan tegangan tersebut berbentuk impulse (PULSA) memiliki perioda yang sangat cepat (dalam kisaran µ sekondan memiliki kecepatan yang sebanding dengan kecepatan cahaya). Petir yang memiliki tegangan sangat tinggi tersebut mampu memebrekdownkan udara ( membuat menjadi tembus listrik) udara yang berada disekitarnya sampai ke bumi. Proses breakdown udara tersebut menghasilkan dentuman yang sangat keras.dengan tegangan yang sangat besar ini juga, diperkirakan petir dapat menghancurkan pohon setinggi 20 m. Petir merupakan suatu hal yang sangat diperhitungkan dalam sistem transmisi listrik karena dapat menghasilkan tegangan lebih pada kawat transmisi tegangan tinggi sehingga dapat merusak peralatan tegangan tinggi. Serangan petir dapat melalui sambaran langsung maupun induksi. Di Indonesia, yang merupakan daerah khatulistiwa yang panas dan lembab mengkibatkan terjadinya curah hujan yang sangat tinggi dibanding daerah lainnya (100 -200 / hari / tahun ) bahkan di daerah Cibinong pernah tercatat pada Guiness of Record dengan jumlah 222 petir.

Ciri-ciri Datangnya Petir:

        Langit tiba-tiba menjadi gelap disertai angin datang begitu cepatnya dan awan yang menjulang tinggi menyerupai bunga kol berwarna keabuan-abuan, kemudian udara terasa pengap. Awan ini biasanya disebut dengan awan petir CB (Comulunimbus) dalam musim penghujan, awan-awan jenis ini banyak terbentuk. Penghubung yang "digemari", merujuk Hukum Faraday, tak lain adalah bangunan, pohon, atau tiang-tiang metal berujung lancip.

Petir dapat terjadi antara:
        Awan denqan awan
        Dalam awan itu sendiri
        Awan ke udara
        Awan denqan tanah (bumi)

Dampak Negatif Petir
        Umumnya petir-petir mengincar korban di wilayah datar yang terbuka. Besar medan listrik minimal yang memungkinkan terpicunya petir ini adalah sekitar 1.000.000 volt per meter. Bayangkan betapa mengerikannya jika lompatan bunga api ini mengenai tubuh makhluk hidup! Korban tiba-tiba terpental ketika sebuah petir menyambarnya. Seperti juga korban lainnya, ia tewas seketika dengan tubuh terbakar. Apabila petir menyambar rumah, rumah tersebut akan rusak dan perabotan elektronik akan rusak seperti telepon, televisi, atau yang lainnya.
        Manfaat Petir
        Bumi itu mirip kapasitor. Antara ionosfer dan Bumi, jika langit cerah, ada arus listrik yang berasal dari ionosfer (bermuatan positif) ke Bumi yang bermuatan negatif. Arus ini mengalir terus. Namun, bumi tak terbakar karenanya. Karena ada awan petir, yang menjadi penyeimbang, karena bermuatan positif dan negatif  yang positif turun ke Bumi, yang negatif naik ke Ionosfer. Bahkan, setiap tahunnya, petir menyumbangkan 10 juta tonnitrogen yang diperlukan oleh tumbuhan dan mengisi 4/5 atmosfer bumi. Proses alam ini menyebabkan fiksasi nitrogen hingga menghasilkan unsur nitrogen.

        Saat petir menyambar tidak hanya terjadi pembentukan lapisan ozon saja, tapi banyak terjadi reaksi-reaksi kimia lain antara udara dengan air hujan yang sedang turun. Misalnya nitrogen dengan air sehingga saat air sampai dibumi menjadikan tanah lebih subur karena mendapat pasokan nitrogen lebih banyak.
        Petir juga berfungsi saat awal proses pembentukan bumi. Pada awalnya bumi tidak memiliki atmosfer seperti sekarang. Itu sebabnya banyak meteor yang jatuh ke bumi. Pada waktu itu petir bisa ribuan kali lebih dahsyat dari petir yang sekarang. Melalui proses yang lama akhirnya atmosfer dapat terbentuk akibat petir.
Jenis-Jenis Petir di Dunia
        St. Elmo’s Fire Petir ini Telah ada selama berabad- abad, dimulai dengan Yunani kuno, Julius Caesar, Columbus dan Magellan. Setelah penangkal petir Benjamin Franklin, petir jenis ini terlihat keluar dari tanah, menyebabkan rasa takut karena muncul seperti api biru.
        Boom Ball Thunder adalah petir yang aneh. Ciri-ciri yg paling umum adalah kilatan petir coret, kilatan ini merupakan ancaman terbesar bagi kehidupan dan properti karena sanggup menghancurkan bangunan. Petir ini dapat dipicu oleh berbagai peristiwa mulai, dari ledakan termonuklir untuk meluncurkan roket seperti Challenger atau Apollo 12.
        Deadly Di Amerika Serikat, rata-rata 58 orang dibunuh setiap tahun oleh petir ini. Sekitar 250 orang bertahan hidup setiap tahun setelah disambar petir jenis, namun sebagian besar dari mereka hidup dengan bekas luka permanen.
Antisipasi:

        Cara mengantisipasi :
  1. Apabila sebuah bangunan yang tinggi dengan memasang penangkal petir. Apabila ada petir akar menyambar alat penangkal kemudian disalurkan melalui kawat besar yang terbuat dari tembaga atau kuningan menuju ke tanah.
  2. Apabila terjadi hujan dan petir, lebih baik kita menghindar di tempat terbuka.
  3. Untuk menghindari kerusakan alat listri di rumah apabila terjadi hujan dan petir adalah mematikan listrik, mencabut saluran antene di televisi, dan mencabut kabel telepon.
Bahaya petir ini antara lain :
1.      Menyebabkan kerusakan pada peralatan elektronik perkantoran.
2.      Menyebabkan kebakaran pada kilang minyak.
3.      Menyebabkan kematian bagi siapa saja yang terkena sambaran petir.
4.      Menyebabkan kerusakan pada peralatan control industri.
5.      Menyebabkan terganggunya sistem komunikasi.
6.      Menyebabkan padamnya sistem kelistrikan pada jaringan.
7.      Menyambar Pesawat AF 447
8.      Mengganggu nelayan dalam pelayaran dsb.

Penangkal Petir

        Penangkal petir adalah rangkaian jalur yang difungsikan sebagai jalan bagi petir menuju ke permukaan bumi, tanpa merusak benda-benda yang dilewatinya. Ada 3 bagian utama pada penangkal petir:

1.      Batang penangkal petir
2.      Kabel konduktor
3.      Tempat pembumian



Batang penangkal petir

        Batang penangkal petir berupa batang tembaga yang ujungnya runcing. Dibuat runcing karena muatan listrik mempunyai sifat mudah berkumpul dan lepas pada ujung logam yang runcing. Dengan demikian dapat memperlancar proses tarik menarik dengan muatan listrik yang ada di awan. Batang runcing ini dipasang pada bagian puncak suatu bangunan.

Kabel konduktor

        Kabel konduktor terbuat dari jalinan kawat tembaga. Diameter jalinan kabel konduktor sekitar 1 cm  hingga 2 cm. Kabel konduktor berfungsi meneruskan aliran muatan listrik dari batang muatan listrik ke tanah. Kabel konduktor tersebut dipasang pada dinding di bagian luar bangunan.

Tempat Pembumian

        Tempat pembumian (grounding) berfungsi mengalirkan muatan listrik dari kabel konduktor ke batang pembumian (ground rod) yang tertanam di tanah. Batang pembumian terbuat dari bahan tembaga berlapis baja, dengan diameter 1,5 cm dan panjang sekitar 1,8 - 3 m .

Cara Kerja Penangkal Petir

        Saat muatan listrik negatif di bagian bawah awan sudah tercukupi, maka muatan listrik positif di tanah akan segera tertarik. Muatan listrik kemudian segera merambat naik melalui kabel konduktor, menuju ke ujung batang penangkal petir. Ketika muatan listrik negatif berada cukup dekat di atas atap, daya tarik menarik antara kedua muatan semakin kuat, muatan positif di ujung-ujung penangkal petir tertarik ke arah muatan negatif. Pertemuan kedua muatan menghasilkan aliran listrik. Aliran listrik itu akan mengalir ke dalam tanah, melalui kabel konduktor, dengan demikian sambaran petir tidak mengenai bangunan. Tetapi sambaran petir dapat merambat ke dalam bangunan melalui kawat jaringan listrik dan bahayanya dapat merusak alat-alat elektronik di bangunan yang terhubung ke jaringan listrik itu, selain itu juga dapat menyebabkan kebakaran atau ledakan. Untuk mencegah kerusakan akibat jaringan listrik tersambar petir, biasanya di dalam bangunan dipasangi alat yang disebut penstabil arus listrik (surge arrestor).

Macam-macam Alat Penangkal Petir

1.      Franklin Rod
        Alat ini berupa kerucut tembaga dengan daerah perlindungan berupa kerucut imajiner dengan sudut puncak 112O . Agar daerah perlindungan besar, Franklin rod dipasang pada pipa besi (dengan tinggi 1-3 meter). Makin jauh dari Franklin rod makin lemah perlindungan di dalam daerah perlindungan tersebut. Franklin rod dapat dilihat berupa tiang-tiang di bubungan atap bangunan.

2.      Faraday Cage
        Untuk mengatasi kelemahan Franklin Rod karena adanya daerah yang tidak terlindungi dan daerah perlindungan melemah bila jarak makin jauh dari Franklin Rod-nya maka dibuat system Faraday Cage. Faraday Cage mempunyai sistem dan sifat seperti Franklin Rod, tapi pemasangannya di seluruh permukaan atap dengan tinggi tiang yang lebih rendah.

3.      Ionization Corona
        Sistem ini bersifat menarik petir untuk menyambar ke kepalanya dengan cara memancarkan ion-ion ke udara. Kerapatan ion makin besar bila jarak ke kepalanya semakin dekat. Pemancaran ion dapat menggunakan generator listrik atau batere cadangan (generated ionization) atau secara alamiah (natural ionization). Area perlindungan sistem ini berupa bola dengan radius mencapai sekitar 120 meter dan radius ini akan mengecil sejalan dengan bertambahnya umur. Sistem ini dapat dikenali dari kepalanya yang dikelilingi 3 bilah pembangkit beda tegangan dan dipasang pada tiang tinggi.

4.      Radioaktif
      Meskipun merupakan sistem penarik petir terbaik, namun sudah dilarang penggunaannya karena radiasi yang dipancarkannya dapat mengganggu kesehatan manusia. Selain itu sistem ini akan berkurang radius pengamanannya bersama waktu sesuai dengan sifat radioaktif.
Petir yang ditarik kemudian disalurkan ke dalam tanah. Macam-macam konduktor yang dapat digunakan untuk mengalirkan energi petir ke tanah serta karakteristik utamanya adalah steel frame (rawan terhadap putus/gagal sambungan yang menyebabkan loncatan petir dan adanya arus induksi di sekeliling arus petir), bare copper (ada arus induksi di sekeliling arus petir), dan coaxial cable (arus induksi disekap di dalam cable)
Sedangkan untuk grounding terminal, dapat berupa batang tembaga, lempeng tembaga atau kerucut tembaga, semakin luas permukaan terminal dan semakin rendah tahanan tanah, maka semakin baik sistem pentanahannya.
Keyword: Petir, Artikel Petir

Komentar

Postingan populer dari blog ini

CONTOH ESAI KEBERSIHAN SEKOLAH

Pengaruh Budaya Bacson-Hoabinh, Dongson dan Sa Hyunh terhadap Perkembangan Budaya Masyarakat Awal Indonesia

Descriptive Text about Hamster