Petir dan Penangkal Petir

Proses Terjadinya Petir

Petir terjadi akibat perpindahan muatan negatif (elektron) menuju muatan positif (proton). Para ilmuwan menduga lompatan bunga api listriknya terjadi dalam beberapa tahapan. Pertama adalah pemampatan muatan listrik pada awan bersangkutan. Umumnya, yang menumpuk di awan bagian paling atas adalah muatan negatif, di bagian tengah adalah muatan positif, dan di bagian dasar adalah muatan negatif yang berbaur dengan muatan positif (pada bagian inilah petir biasa berlontaran). Petir biasanya terjadi antara:

• awan dengan awan
• dalam awan itu sendiri
• awan ke udara
• awan dengan tanah (bumi)

Terdapat 2 teori yang mendasari proses terjadinya petir, yaitu:

1. Proses Ionisasi

Petir terjadi karena terkumpulnya ion bebas bermuatan negatif dan positif di awan. Ion listrik dihasilkan oleh gesekan antar awan. Ionisasi ini disebabkan oleh perubahan bentuk air mulai dari cair menjadi gas atau sebaliknya, bahkan padat (es) menjadi cair.

Ion bebas menempati permukaan awan dan bergerak mengikuti angin yang berhembus, bila awan-awan terkumpul di suatu tempat maka awan bermuatan akan memiliki beda potensial yang cukup untuk menyambar permukaan bumi, maka inilah yang disebut petir.

2. Gesekan antar Awan

Pada awalnya awan bergerak mengikuti arah angin. Selama proses bergeraknya, maka mereka (awan) saling bergesekan satu dengan yang lainya. Dari proses ini terlahir elektron-elektron bebas yang memenuhi permukaan awan. Proses ini bisa digambarkan secara sederhana pada sebuah penggaris plastik yang digosokkan pada rambut, maka penggaris ini akan mampu menarik potongan kertas.

Pada suatu saat awan ini akan terkumpul di sebuah kawasan, saat inilah petir dimungkinkan terjadi karena elektron-elektron bebas ini saling menguatkan satu dengan lainnya. Sehingga memiliki cukup beda potensial untuk menyambar permukaan bumi.

Penangkal Petir

Penangkal petir bertujuan untuk melindungi suatu wilayah dari sambaran petir. Cara kerja penangkal petir adalah menyalurkan/menghantarkan energi listrik dari petir untuk dinetralkan di bumi. Petir menyambar melalui media udara, merambat lewat media yang dipenuhi partikel elektron. Ada 4 bagian utama penyusun instalasi penangkal petir, yaitu:

1. Terminal Penangkal Petir / Unit Terminal Udara (Air Terminal Unit)

Terminal penangkal petir merupakan penghantar-penghantar di atas bangunan, berupa elektroda logam yang dipasang tegak dan mendatar.

2. Penghantar (Conductor)

Terdapat beberapa bagian yang termasuk ke dalam penghantar, yaitu:

1. Penghantar penyalur utama: penghantar dari logam dengan luas penampang serta bahan tertentu yang berfungsi untuk menyalurkan arus petir ke tanah.
2. Penghantar pembantu: semua penghantar lainnya yang dimanfaatkan sebagai pembantu penyalur arus petir, misalnya pipa air hujan dari logam, konstruksi logam dari bagian bangunan.
3. Penghantar hubung: penghantar dari logam yang menghubungkan masing-masing penangkap petir atau dengan bagian-bagian logam di dalam atau di dalam bangunan.
4. Terminal hubung: suatu dudukan dari logam yang berfungsi sebagai titik hubung bersama dari beberapa penghantar penyalur dan benda logam lain yang akan dibumikan.
5. Sambungan ukur: sambungan listrik antara penghantar penyalur dengan grounding system, yaitu dengan cara penyambungan yang dapat dilepas ketika pengukuran besar tahanan penghantar dan tahanan grounding system.

3. Sistem Pembumian (Grounding System)

Sistem pembumian (grounding system): suatu perangkat instalasi yang berfungsi untuk melepaskan arus petir ke dalam bumi, salah satu kegunaannya untuk melepas muatan arus petir. Grounding system dapat berupa elektroda pita, batang, atau plat.

Jenis Penangkal Petir

Beberapa jenis penangkal petir yang pernah dikembangkan adalah sebagai berikut.

1. Penangkal Petir Franklin/Faraday/Pasif/Kovensional

Kedua ilmuan di atas, Faraday dan Franklin, menengahkan sistem yang hampir sama, yakni sistem penyalur arus listrik dengan menghubungkan antara bagian atas bangunan dengan grounding. Sistem perlindungan yang dihasilkan ujung penerima (splitzer) adalah sama, yaitu pada rentang 30-45 derajat. Sedangkan perbedaannya adalah sistem yang dikembangkan oleh Faraday, yaitu kabel penghantar terletak pada sisi luar bangunan dengan pertimbangan bahwa kabel penghantar juga berfungsi sebagai penerima sambaran, dan bentuknya berupa sangkar elektrik atau biasa disebut sangkar Faraday. Biasanya penangkal petir ini digunakan pada bangunan dengan area yang tidak begitu luas/sempit (misalnya rumah tinggal).

2. Penangkal Petir Radioaktif

Penelitian terus berkembang dan dihasilkan kesimpulan bahwa petir terjadi karena ada muatan listrik di awan yang dihasilkan oleh proses ionisasi. Maka dari itu, penggagalan proses ionisasi dilakukan dengan cara memakai zat beradiasi, misalnya Radium 226 (²²⁶Ra) dan Ameresium 241 (²⁴¹Am). Hal tersebut karena 2 bahan ini mampu menghamburkan ion radiasinya yang bisa menetralkan muatan listrik awan. Manfaat lainnya adalah hamburan ion radiasi akan menambah muatan pada ujung penerima sambaran (splitzer) dan bilamana awan yang bermuatan besar tidak mampu dinetralkan oleh zat radiasi kemudian menyambar, maka akan condong mengenai unit radiasi ini. Keberadaan penangkal petir jenis ini sudah dilarang pemakaiannya. Hal tersebut berdasarkan kesepakatan internasional dengan pertimbangan mengurangi pemakaian zat beradiasi di masyarakat yang disinyalir mempunyai efek negatif pada lingkungan hidup dan kesehatan.

3. Penangkal Petir Elektrostatis/Aktif/Modern

Prinsip kerja penangkal petir elektrostatis mengadopsi sebagian sistem penangkal petir radioaktif, yakni menambah muatan pada ujung penerima sambaran (splitzer) agar petir selalu memilih ujung ini untuk disambar. Perbedaan sisten radioaktif dan elektrostatis ada pada energi yang dipakai. Pada penangkal petir radioaktif, muatan listrik dihasilkan dari proses hamburan zat beradiasi, sedangkan pada penangkal petir elektrostatis, energi listrik dihasilkan dari listrik awan yang menginduksi permukaan bumi. Biasanya penangkal petir ini digunakan pada bangunan yang mempunyai area yang cukup luas, misalnya gedung pada kawasan industri, daerah perkebunan, dan lapangan golf.

Sumber :

http://catatan.baha.web.id