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 :
- 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.
- Apabila terjadi hujan dan petir, lebih baik kita menghindar di tempat terbuka.
- 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
Posting Komentar