GEJALA LISTRIK ALAM DAN TEKNOLOGI LISTRI
MAKALAH
GEJALA LISTRIK ALAM DAN TEKNOLOGI LISTRIK
PETIR DAN PENANGKAL PETIR
Disusun sebagai salah satu tugas mata kuliah Listrik Magnet I
Dosen Pengampu : Nur Untoro, M.Si
Disusun Oleh :
Fitroh Merkuri W.
13620023
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN KALIJAGA YOGYAKARTA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
1
2015
2
KATA PENGANTAR
Assalamu alaikum Wr. Wb.
Segala puji bagi Allah SWT, atas rahmat, berkah, dan hidayahNya saya dapat
menyelesaikan tugas makalah Listrik Magnet I yang membahas tentang “Gejala Listrik
Alam dan Teknologi Listrik: Petir dan Penangkal Petir” ini. Sholawat dan salam tak lupa
juga saya haturkan kepada baginda nabi Muhammad SAW.
Dalam penulisan makalah kali ini saya jadi mengetahui salah satu gejala listrik
alam dan teknologi listrik yaitu petir dan penangkal petir. Meski hambatan dan cobaan
dalam pembuatan makalah ini saya rasakan juga, tapi berkat semangat dari teman-teman
dan orang-orang terdekat, Alhamdulillah kami dapat menyelesaikan. Untuk itu kami
mengucapkan terima kasih banyak kepada:
1.
Bapak Nur Untoro, M.Si, selaku dosen listrik magnet I saya.
2.
Terima kasih untuk teman-teman sekelas yang meluangkan waktu kalian untuk
membantu mencari referensi, semoga ilmu yang saya suguhkan ini bermanfaat.
Saya menyadari jika makalah ini belumlah sempurna. Untuk itu saya menerima
kritik dan saran demi sempurnanya makalah ini. Semoga makalah ini berguna bagi siapa
saja yang ingin belajar tentang gejala listrik alam dan teknologi listrik yaitu petir dan
penangkal petir.
Wassalamu alaikum Wr. Wb.
Yogyakarta, 21 Mei 2015
Penulis
3
DAFTAR ISI
Halaman Judul ........................................................................................
i
Kata Pengantar .......................................................................................
ii
Daftar Isi .................................................................................................
iii
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang .........................................................................
1
B. Rumusan Masalah.....................................................................
2
C. Tujuan .......................................................................................
2
BAB II PEMBAHASAN
A. Petir (Halilintar) .......................................................................
3
B. Penangkal Petir .........................................................................
7
BAB III KESIMPULAN
A. Kesimpulan ..............................................................................
9
B. Saran .........................................................................................
9
DAFTAR PUSTAKA
4
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Berdasarkan konsep muatan listrik, ada dua macam muatan listrik,
yaitu muatan positif dan muatan negatif. Muatan listrik timbul karena adanya elektron
yang dapat berpindah dari satu benda ke benda yang lain. Benda yang kekurangan
elektron dikatakan bermuatan positif, sedangkan benda yang kelebihan elektron
dikatakan bermuatan negatif. Elektron merupakan muatan dasar yang menentukan
sifat listrik suatu benda. Dua buah benda yang memiliki muatan sejenis akan saling
tolak menolak ketika didekatkan satu sama lain. Adapun dua buah benda dengan
muatan yang berbeda (tidak sejenis) akan saling tarik menarik saat didekatkan satu
sama lain. Tarik menarik atau tolak menolak antara dua buah benda bermuatan listrik
adalah bentuk dari gaya listrik yang dikenal juga sebagai gaya coulomb.1
Listrik statis adalah listrik yang tidak mengalir atau listrik yang muatan-muatan
listriknya berada dalam keadaan diam. Listrik statis didefinisikan sebagai fenomena
fisika yang bisa memperlihatkan terjadinya suatu interaksi diantara benda-benda yang
memiliki muatan listrik. Jenis muatan listrik yang ada di tiap-tiap benda tersebut dapat
saja muatannya negatif ataupun positif. 2
Gejala listrik statis dapat diamati secara alam maupun teknologi. Salah satu
gejala alam yang dapat menggambarkannya adalah petir. Ledakan petir merupakan
contoh nyata keberadaan listrik. Petir merupakan hasil pelepasan muatan listrik di
awan yang energinya sangat besar sehingga menimbulkan cahaya panas dan bunyi
gelegar yang sangat keras. Sedangkan dalam ranah teknologi contohnya adalah
penangkal petir. Alat yang digunakan untuk menangkal petir yang biasanya terdapat
pada atap-atap gedung bertingkat.
1 http://meimitha31.blogspot.com/2012/10/listrik-statis.html (Diakses pada hari
Jum’at, 15 Mei 2015 pukul 15.15 WIB)
2
http://vikialliffia.blogspot.com/2014/08/penerapan-listrik-statis-dalam.html
(Diakses pada hari Jum’at, 15 Mei 2015 pukul 15.15 WIB)
5
B. Rumusan Masalah
1. Bagaimana penjelasan mengenai petir sebagai salah satu gejala listrik alam?
2. Bagaimana penjelasan mengenai penangkal petir sebagai salah satu teknologi
listrik?
C. Tujuan
1. Menjelaskan mengenai petir sebagai salah satu gejala listrik alam.
2. Menjelaskan mengenai penangkal petir sebagai salah satu teknologi listrik.
6
BAB II
PEMBAHASAN
A. Petir (Halilintar)
Pada tahun 1700, Benjamin Franklin adalah orang pertama yang menyebutkan
bahwa petir merupakan salah satu penerapan listrik statis dalam kehidupan sehari-hari.
Dalam penyelidikan yang diungkapkannya disebut bahwa listrik statis itu bisa
bergerak dengan cepat tergantung pada media yang menjadi perantaranya atau bahanbahan tertentu. Selain itu, disebut juga bahwa permukaan yang berbentuk lancip atau
runcing akan mudah menarik lebih banyak elektron dibandingkan dengan permukaan
datar.
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.3 Petir adalah hasil pelepasan muatan listrik di
awan dengan energi yang sangat besar sehingga menimbulkan rentetan cahaya, panas,
dan bunyi sangat kuat yaitu geluduk, guntur atau halilintar yang dapat menghancurkan
bangunan, membunuh manusia, atau memusnahkan pohon.
Sedemikian raksasanya sampaisampai 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
3 http://id.wikipedia.org/wiki/Petir (Diakses pada hari Jum’at, 15 Mei 2015 pukul
15.16 WIB)
7
medan listrik minimal yang memungkinkan terpicunya petir ini adalah sekitar
1.000.000 volt per meter.4
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).5
1. Proses Terjadinya :
Sebelum terjadinya hujan badai, awan biasanya dalam kondisi netral,
jumlah proton sama dengan jumlah elektron. Pada saat terjadi hujan badai, terjadi
gesekan antara partikel-partikel awan dengan udara sehingga menyebabkan awan
bermuatan listrik.
Ketika langit berawan, tidak semua awan adalah awan petir. Hanya
awan cumulonimbus yang menghasilkan petir. Petir terjadi karena pelepasan
muatan listrik dari satu awan cumulonimbus ke awan lainnya, atau dari awan
langsung ke Bumi. Petir terjadi akibat perpindahan muatan negatif menuju ke
muatan positif. Menurut batasan fisika, petir adalah lompatan bunga api raksasa
antara dua massa dengan medan listrik berbeda. Yaitu antara awan
cumulonimbus dengan tanah atau antar awan cumulonimbus.6
Timbulnya petir akibat
loncatan muatan listrik statis
di ionosfir. Ionosfer / Ionosfir
mempunyai ketebalan sekitar
50-100 km yaitu lapisan yang
bersifat
memantulkan
gelombang radio. Karena ada
penyerapan radiasi dan sinar ultra violet maka menyebabkan timbul lapisan
bermuatan listrik yang suhunya menjadi tinggi. Loncatan muatan listrik terjadi
4 Ibid. ,
5 Ibid. ,
6http://terminaltechno.blog.uns.ac.id/2009/11/07/aplikasi-dan-gejala-listrik-statis-dalam-kehidupansehari-hari/ (Diakses pada hari Jum’at, 15 Mei 2015 pukul 15.14)
8
pada saat muatan listrik bergerak secara bersama-sama. Kejadian ini disebut
pengosongan listrik statis.
Muatan listrik dapat hilang dengan pengosongan. Pengosongan terjadi
apabila tersedia suatu jalan bagi elektron-elektron untuk mengalir dari suatu
benda bermuatan ke benda lain. Perpindahan muatan listrik statis dari satu benda
ke benda lain disebut penetralan atau pengosongan muatan statis. Pengosongan itu
lazim juga disebut pentanahan, karena muatan itu sering dikosongkan dengan cara
menyalurkan ke tanah. Pengosongan muatan statis di udara dapat terjadi sangat
besar sehingga menimbulkan suara dahsyat yang kita sebut guntur. 7
Para
menduga
ilmuwan
terjadinya
lompatan bunga api listrik
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. Pada bagian bawah inilah
petir biasa berlontaran. 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.8
7 Ibid. ,
8 id.wikipedia.org, op. cit. ,
9
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.
2. Petir dapat terjadi antara :
a. Awan dengan awan
b. Dalam awan itu sendiri
c. Awan ke udara
d. Awan dengan tanah (bumi)
Besar medan listrik minimal yang memungkinkan terpicunya petir ini adalah
sekitar 1.000.000 volt per meter.
3. 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 cumulonimbus banyak
terbentuk. Penghubung yang "digemari", merujuk Hukum Faraday, tak lain adalah
bangunan, pohon, atau tiang-tiang metal berujung lancip.9
4. Dampak Negatif :
Umumnya petir menyambar di sekitar daerah datar yang terbuka. Dengan
besar medan listrik minimal petir, dapat dibayangkan betapa mengerikan jika
lompatan bunga api ini mengenai tubuh makhluk hidup. Korban tiba-tiba terpental
ketika sebuah petir menyambarnya dan tewas seketika dengan tubuh terbakar.
Apabila petir menyambar rumah, rumah dan perabotan elektronik akan rusak
seperti telepon, televisi, atau yang lainnya. Untuk menghindari petir merusak
rumah atau bangunan, biasanya di pasang alat penangkal petir di atap-atap
9https://www.facebook.com/notes/kf-bumi-alam-semesta/petir-ciri-ciri-prosesterjadinya-dampak-dan-antisipasi/156026161129363 (Diakses pada hari Jum’at, 15
Mei 2015 pukul 15.17 WIB)
10
bangunan yang tinggi. Hal ini dimaksudkan ketika petir menyambar, alat
penangkal akan menyalurkan petir melalui kawat besar yang terbuat dari tembaga
atau kuningan menuju ke tanah.
B. Penangkal Petir
Bagaimana menangkal petir agar rumah tidak terkena sambaran petir?
Ketika akan terjadi petir, awan bermuatan listrik. Apabila awan melewati
gedung yang tinggi, muatan negatif di dasar awan akan menginduksi bangunan
gedung hingga muatan positif bergerak ke atas terkumpul di puncak gedung. Adapun,
muatan negatif ditolak ke dasar gedung.
Perbedaan jenis muatan antara
awan
dengan
puncak
gedung
menyebabkan medan listrik. Apabila
muatan pada awan bertambah, gaya
elektrostatis
akan
memaksa
muatan
negatif meloncat secara tiba-tiba dari
dasar awan ke puncak gedung yang
disertai dengan bunga api listrik. Apabila hal itu terjadi, maka dikatakan gedung
tersambar petir. Pelepasan muatan listrik secara tiba-tiba menghasilkan bunga api
listrik yang disebut petir. Loncatan muatan melalui udara menghasilkan cahaya sangat
kuat dan panas yang menyebabkan udara memuai mendadak. Pemuaian udara yang
mendadak menghasilkan bunyi ledakan menggelegar yang disebut guntur.10
Bagaimana penyaluran muatan ke tanah dilakukan?
Arus sambaran petir yang mengenai finial harus secara cepat dialirkan ke tanah
dengan pengadaan sistem penyaluran arus petir melalui jalan terpendek. Dimensi atau
luas penampang, jumlah dan rute penghantar ditentukan oleh kuadrat arus impuls
10 vikialliffia.blogspot.com, op. cit. ,
11
sesuai dengan tingkat perlindungan yang ditentukan serta tingginya arus puncak petir.
Pada penangkal petir, muatan listrik akan mengalir ke bawah dengan aman melalui
kabel logam , dan masuk ke dalam tanah. Itulah yang di
sebut jalan bagi elektro.11
Penangkal petir terbuat dari logam. Hal ini
disebabkan karena logam dapat menghantarkan arus listrik
dengan baik sehingga petir hanya melewati bangunan saja
(dapat disalurkan ke tanah). Bila penangkal petir tidak
terbuat dari logam maka petir akan langsung menghantam
bangunan tersebut.
Batang logam penangkal petir sering dipasang di atas atap rumah bertingkat dan
dihubungkan ke dalam tanah melalui kabel logam. Penangkal petir, melindungi rumah
dan bangunan tinggi dari kerusakan oleh energi listrik yang besar di dalam petir.
Penangkal petir ini menyediakan suatu jalan aman, atau pentanahan, agar arus listrik
petir mengalir masuk ke dalam tanah, bukan melewati bangunan. Penangkal petir
merupakan contoh pengosongan muatan statis yang tidak menimbulkan kerusakan. 12
Pada
saat
terjadi
petir,
pengosongan listrik statis dari bagian
bawah awan yang bermuatan ke Bumi
akan melewati batang penangkal petir
ini. Muatan listrik akan mengalir ke
bawah dengan aman melalui kabel
logam dan masuk ke dalam tanah.
Penangkal petir menyediakan suatu jalan aman bagi arus listrik petir sehingga
mengalir masuk ke dalam tanah dan tidak melewati bangunan tinggi.13
Pada dasarnya peralatan elektronik memiliki medan listrik sehingga bila ada
petir yang mendekati medan listrik maka medan listrik pada peralatan elektronik akan
berubah secara drastis. Bila hal ini terjadi maka peralatan elektronik akan rusak.
11 terminaltechno.blog.uns.ac.id, op. cit. ,
12 Ibid. ,
13 Ibid. ,
12
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
1. Timbulnya petir akibat loncatan muatan listrik statis di ionosfir dari satu
awan cumulonimbus ke awan lainnya, atau dari awan langsung ke Bumi.
Perpindahan muatan listrik statis dari satu benda ke benda lain disebut penetralan
atau pengosongan muatan statis. Muatan itu sering dikosongkan dengan cara
menyalurkan ke tanah. Pengosongan muatan statis di udara dapat terjadi sangat
besar sehingga menimbulkan suara dahsyat yang kita sebut guntur.
2. Penangkal petir terbuat dari logam. Batang logam penangkal petir sering dipasang
di atas atap rumah bertingkat dan dihubungkan ke dalam tanah melalui kabel
logam. Pada saat terjadi petir, pengosongan listrik statis dari bagian bawah awan
yang bermuatan ke Bumi akan melewati batang penangkal petir ini. Muatan listrik
akan mengalir ke bawah dengan aman melalui kabel logam dan masuk ke dalam
tanah. Penangkal petir menyediakan suatu jalan aman bagi arus listrik petir
sehingga mengalir masuk ke dalam tanah dan tidak melewati bangunan tinggi.
B. Saran
13
DAFTAR PUSTAKA
http://id.wikipedia.org/wiki/Petir
http://meimitha31.blogspot.com/2012/10/listrik-statis.html
http://terminaltechno.blog.uns.ac.id/2009/11/07/aplikasi-dan-gejala-listrik-statis-dalamkehidupan-sehari-hari/
http://vikialliffia.blogspot.com/2014/08/penerapan-listrik-statis-dalam.html
https://www.facebook.com/notes/kf-bumi-alam-semesta/petir-ciri-ciri-proses-terjadinyadampak-dan-antisipasi/156026161129363
14
GEJALA LISTRIK ALAM DAN TEKNOLOGI LISTRIK
PETIR DAN PENANGKAL PETIR
Disusun sebagai salah satu tugas mata kuliah Listrik Magnet I
Dosen Pengampu : Nur Untoro, M.Si
Disusun Oleh :
Fitroh Merkuri W.
13620023
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN KALIJAGA YOGYAKARTA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
1
2015
2
KATA PENGANTAR
Assalamu alaikum Wr. Wb.
Segala puji bagi Allah SWT, atas rahmat, berkah, dan hidayahNya saya dapat
menyelesaikan tugas makalah Listrik Magnet I yang membahas tentang “Gejala Listrik
Alam dan Teknologi Listrik: Petir dan Penangkal Petir” ini. Sholawat dan salam tak lupa
juga saya haturkan kepada baginda nabi Muhammad SAW.
Dalam penulisan makalah kali ini saya jadi mengetahui salah satu gejala listrik
alam dan teknologi listrik yaitu petir dan penangkal petir. Meski hambatan dan cobaan
dalam pembuatan makalah ini saya rasakan juga, tapi berkat semangat dari teman-teman
dan orang-orang terdekat, Alhamdulillah kami dapat menyelesaikan. Untuk itu kami
mengucapkan terima kasih banyak kepada:
1.
Bapak Nur Untoro, M.Si, selaku dosen listrik magnet I saya.
2.
Terima kasih untuk teman-teman sekelas yang meluangkan waktu kalian untuk
membantu mencari referensi, semoga ilmu yang saya suguhkan ini bermanfaat.
Saya menyadari jika makalah ini belumlah sempurna. Untuk itu saya menerima
kritik dan saran demi sempurnanya makalah ini. Semoga makalah ini berguna bagi siapa
saja yang ingin belajar tentang gejala listrik alam dan teknologi listrik yaitu petir dan
penangkal petir.
Wassalamu alaikum Wr. Wb.
Yogyakarta, 21 Mei 2015
Penulis
3
DAFTAR ISI
Halaman Judul ........................................................................................
i
Kata Pengantar .......................................................................................
ii
Daftar Isi .................................................................................................
iii
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang .........................................................................
1
B. Rumusan Masalah.....................................................................
2
C. Tujuan .......................................................................................
2
BAB II PEMBAHASAN
A. Petir (Halilintar) .......................................................................
3
B. Penangkal Petir .........................................................................
7
BAB III KESIMPULAN
A. Kesimpulan ..............................................................................
9
B. Saran .........................................................................................
9
DAFTAR PUSTAKA
4
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Berdasarkan konsep muatan listrik, ada dua macam muatan listrik,
yaitu muatan positif dan muatan negatif. Muatan listrik timbul karena adanya elektron
yang dapat berpindah dari satu benda ke benda yang lain. Benda yang kekurangan
elektron dikatakan bermuatan positif, sedangkan benda yang kelebihan elektron
dikatakan bermuatan negatif. Elektron merupakan muatan dasar yang menentukan
sifat listrik suatu benda. Dua buah benda yang memiliki muatan sejenis akan saling
tolak menolak ketika didekatkan satu sama lain. Adapun dua buah benda dengan
muatan yang berbeda (tidak sejenis) akan saling tarik menarik saat didekatkan satu
sama lain. Tarik menarik atau tolak menolak antara dua buah benda bermuatan listrik
adalah bentuk dari gaya listrik yang dikenal juga sebagai gaya coulomb.1
Listrik statis adalah listrik yang tidak mengalir atau listrik yang muatan-muatan
listriknya berada dalam keadaan diam. Listrik statis didefinisikan sebagai fenomena
fisika yang bisa memperlihatkan terjadinya suatu interaksi diantara benda-benda yang
memiliki muatan listrik. Jenis muatan listrik yang ada di tiap-tiap benda tersebut dapat
saja muatannya negatif ataupun positif. 2
Gejala listrik statis dapat diamati secara alam maupun teknologi. Salah satu
gejala alam yang dapat menggambarkannya adalah petir. Ledakan petir merupakan
contoh nyata keberadaan listrik. Petir merupakan hasil pelepasan muatan listrik di
awan yang energinya sangat besar sehingga menimbulkan cahaya panas dan bunyi
gelegar yang sangat keras. Sedangkan dalam ranah teknologi contohnya adalah
penangkal petir. Alat yang digunakan untuk menangkal petir yang biasanya terdapat
pada atap-atap gedung bertingkat.
1 http://meimitha31.blogspot.com/2012/10/listrik-statis.html (Diakses pada hari
Jum’at, 15 Mei 2015 pukul 15.15 WIB)
2
http://vikialliffia.blogspot.com/2014/08/penerapan-listrik-statis-dalam.html
(Diakses pada hari Jum’at, 15 Mei 2015 pukul 15.15 WIB)
5
B. Rumusan Masalah
1. Bagaimana penjelasan mengenai petir sebagai salah satu gejala listrik alam?
2. Bagaimana penjelasan mengenai penangkal petir sebagai salah satu teknologi
listrik?
C. Tujuan
1. Menjelaskan mengenai petir sebagai salah satu gejala listrik alam.
2. Menjelaskan mengenai penangkal petir sebagai salah satu teknologi listrik.
6
BAB II
PEMBAHASAN
A. Petir (Halilintar)
Pada tahun 1700, Benjamin Franklin adalah orang pertama yang menyebutkan
bahwa petir merupakan salah satu penerapan listrik statis dalam kehidupan sehari-hari.
Dalam penyelidikan yang diungkapkannya disebut bahwa listrik statis itu bisa
bergerak dengan cepat tergantung pada media yang menjadi perantaranya atau bahanbahan tertentu. Selain itu, disebut juga bahwa permukaan yang berbentuk lancip atau
runcing akan mudah menarik lebih banyak elektron dibandingkan dengan permukaan
datar.
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.3 Petir adalah hasil pelepasan muatan listrik di
awan dengan energi yang sangat besar sehingga menimbulkan rentetan cahaya, panas,
dan bunyi sangat kuat yaitu geluduk, guntur atau halilintar yang dapat menghancurkan
bangunan, membunuh manusia, atau memusnahkan pohon.
Sedemikian raksasanya sampaisampai 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
3 http://id.wikipedia.org/wiki/Petir (Diakses pada hari Jum’at, 15 Mei 2015 pukul
15.16 WIB)
7
medan listrik minimal yang memungkinkan terpicunya petir ini adalah sekitar
1.000.000 volt per meter.4
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).5
1. Proses Terjadinya :
Sebelum terjadinya hujan badai, awan biasanya dalam kondisi netral,
jumlah proton sama dengan jumlah elektron. Pada saat terjadi hujan badai, terjadi
gesekan antara partikel-partikel awan dengan udara sehingga menyebabkan awan
bermuatan listrik.
Ketika langit berawan, tidak semua awan adalah awan petir. Hanya
awan cumulonimbus yang menghasilkan petir. Petir terjadi karena pelepasan
muatan listrik dari satu awan cumulonimbus ke awan lainnya, atau dari awan
langsung ke Bumi. Petir terjadi akibat perpindahan muatan negatif menuju ke
muatan positif. Menurut batasan fisika, petir adalah lompatan bunga api raksasa
antara dua massa dengan medan listrik berbeda. Yaitu antara awan
cumulonimbus dengan tanah atau antar awan cumulonimbus.6
Timbulnya petir akibat
loncatan muatan listrik statis
di ionosfir. Ionosfer / Ionosfir
mempunyai ketebalan sekitar
50-100 km yaitu lapisan yang
bersifat
memantulkan
gelombang radio. Karena ada
penyerapan radiasi dan sinar ultra violet maka menyebabkan timbul lapisan
bermuatan listrik yang suhunya menjadi tinggi. Loncatan muatan listrik terjadi
4 Ibid. ,
5 Ibid. ,
6http://terminaltechno.blog.uns.ac.id/2009/11/07/aplikasi-dan-gejala-listrik-statis-dalam-kehidupansehari-hari/ (Diakses pada hari Jum’at, 15 Mei 2015 pukul 15.14)
8
pada saat muatan listrik bergerak secara bersama-sama. Kejadian ini disebut
pengosongan listrik statis.
Muatan listrik dapat hilang dengan pengosongan. Pengosongan terjadi
apabila tersedia suatu jalan bagi elektron-elektron untuk mengalir dari suatu
benda bermuatan ke benda lain. Perpindahan muatan listrik statis dari satu benda
ke benda lain disebut penetralan atau pengosongan muatan statis. Pengosongan itu
lazim juga disebut pentanahan, karena muatan itu sering dikosongkan dengan cara
menyalurkan ke tanah. Pengosongan muatan statis di udara dapat terjadi sangat
besar sehingga menimbulkan suara dahsyat yang kita sebut guntur. 7
Para
menduga
ilmuwan
terjadinya
lompatan bunga api listrik
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. Pada bagian bawah inilah
petir biasa berlontaran. 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.8
7 Ibid. ,
8 id.wikipedia.org, op. cit. ,
9
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.
2. Petir dapat terjadi antara :
a. Awan dengan awan
b. Dalam awan itu sendiri
c. Awan ke udara
d. Awan dengan tanah (bumi)
Besar medan listrik minimal yang memungkinkan terpicunya petir ini adalah
sekitar 1.000.000 volt per meter.
3. 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 cumulonimbus banyak
terbentuk. Penghubung yang "digemari", merujuk Hukum Faraday, tak lain adalah
bangunan, pohon, atau tiang-tiang metal berujung lancip.9
4. Dampak Negatif :
Umumnya petir menyambar di sekitar daerah datar yang terbuka. Dengan
besar medan listrik minimal petir, dapat dibayangkan betapa mengerikan jika
lompatan bunga api ini mengenai tubuh makhluk hidup. Korban tiba-tiba terpental
ketika sebuah petir menyambarnya dan tewas seketika dengan tubuh terbakar.
Apabila petir menyambar rumah, rumah dan perabotan elektronik akan rusak
seperti telepon, televisi, atau yang lainnya. Untuk menghindari petir merusak
rumah atau bangunan, biasanya di pasang alat penangkal petir di atap-atap
9https://www.facebook.com/notes/kf-bumi-alam-semesta/petir-ciri-ciri-prosesterjadinya-dampak-dan-antisipasi/156026161129363 (Diakses pada hari Jum’at, 15
Mei 2015 pukul 15.17 WIB)
10
bangunan yang tinggi. Hal ini dimaksudkan ketika petir menyambar, alat
penangkal akan menyalurkan petir melalui kawat besar yang terbuat dari tembaga
atau kuningan menuju ke tanah.
B. Penangkal Petir
Bagaimana menangkal petir agar rumah tidak terkena sambaran petir?
Ketika akan terjadi petir, awan bermuatan listrik. Apabila awan melewati
gedung yang tinggi, muatan negatif di dasar awan akan menginduksi bangunan
gedung hingga muatan positif bergerak ke atas terkumpul di puncak gedung. Adapun,
muatan negatif ditolak ke dasar gedung.
Perbedaan jenis muatan antara
awan
dengan
puncak
gedung
menyebabkan medan listrik. Apabila
muatan pada awan bertambah, gaya
elektrostatis
akan
memaksa
muatan
negatif meloncat secara tiba-tiba dari
dasar awan ke puncak gedung yang
disertai dengan bunga api listrik. Apabila hal itu terjadi, maka dikatakan gedung
tersambar petir. Pelepasan muatan listrik secara tiba-tiba menghasilkan bunga api
listrik yang disebut petir. Loncatan muatan melalui udara menghasilkan cahaya sangat
kuat dan panas yang menyebabkan udara memuai mendadak. Pemuaian udara yang
mendadak menghasilkan bunyi ledakan menggelegar yang disebut guntur.10
Bagaimana penyaluran muatan ke tanah dilakukan?
Arus sambaran petir yang mengenai finial harus secara cepat dialirkan ke tanah
dengan pengadaan sistem penyaluran arus petir melalui jalan terpendek. Dimensi atau
luas penampang, jumlah dan rute penghantar ditentukan oleh kuadrat arus impuls
10 vikialliffia.blogspot.com, op. cit. ,
11
sesuai dengan tingkat perlindungan yang ditentukan serta tingginya arus puncak petir.
Pada penangkal petir, muatan listrik akan mengalir ke bawah dengan aman melalui
kabel logam , dan masuk ke dalam tanah. Itulah yang di
sebut jalan bagi elektro.11
Penangkal petir terbuat dari logam. Hal ini
disebabkan karena logam dapat menghantarkan arus listrik
dengan baik sehingga petir hanya melewati bangunan saja
(dapat disalurkan ke tanah). Bila penangkal petir tidak
terbuat dari logam maka petir akan langsung menghantam
bangunan tersebut.
Batang logam penangkal petir sering dipasang di atas atap rumah bertingkat dan
dihubungkan ke dalam tanah melalui kabel logam. Penangkal petir, melindungi rumah
dan bangunan tinggi dari kerusakan oleh energi listrik yang besar di dalam petir.
Penangkal petir ini menyediakan suatu jalan aman, atau pentanahan, agar arus listrik
petir mengalir masuk ke dalam tanah, bukan melewati bangunan. Penangkal petir
merupakan contoh pengosongan muatan statis yang tidak menimbulkan kerusakan. 12
Pada
saat
terjadi
petir,
pengosongan listrik statis dari bagian
bawah awan yang bermuatan ke Bumi
akan melewati batang penangkal petir
ini. Muatan listrik akan mengalir ke
bawah dengan aman melalui kabel
logam dan masuk ke dalam tanah.
Penangkal petir menyediakan suatu jalan aman bagi arus listrik petir sehingga
mengalir masuk ke dalam tanah dan tidak melewati bangunan tinggi.13
Pada dasarnya peralatan elektronik memiliki medan listrik sehingga bila ada
petir yang mendekati medan listrik maka medan listrik pada peralatan elektronik akan
berubah secara drastis. Bila hal ini terjadi maka peralatan elektronik akan rusak.
11 terminaltechno.blog.uns.ac.id, op. cit. ,
12 Ibid. ,
13 Ibid. ,
12
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
1. Timbulnya petir akibat loncatan muatan listrik statis di ionosfir dari satu
awan cumulonimbus ke awan lainnya, atau dari awan langsung ke Bumi.
Perpindahan muatan listrik statis dari satu benda ke benda lain disebut penetralan
atau pengosongan muatan statis. Muatan itu sering dikosongkan dengan cara
menyalurkan ke tanah. Pengosongan muatan statis di udara dapat terjadi sangat
besar sehingga menimbulkan suara dahsyat yang kita sebut guntur.
2. Penangkal petir terbuat dari logam. Batang logam penangkal petir sering dipasang
di atas atap rumah bertingkat dan dihubungkan ke dalam tanah melalui kabel
logam. Pada saat terjadi petir, pengosongan listrik statis dari bagian bawah awan
yang bermuatan ke Bumi akan melewati batang penangkal petir ini. Muatan listrik
akan mengalir ke bawah dengan aman melalui kabel logam dan masuk ke dalam
tanah. Penangkal petir menyediakan suatu jalan aman bagi arus listrik petir
sehingga mengalir masuk ke dalam tanah dan tidak melewati bangunan tinggi.
B. Saran
13
DAFTAR PUSTAKA
http://id.wikipedia.org/wiki/Petir
http://meimitha31.blogspot.com/2012/10/listrik-statis.html
http://terminaltechno.blog.uns.ac.id/2009/11/07/aplikasi-dan-gejala-listrik-statis-dalamkehidupan-sehari-hari/
http://vikialliffia.blogspot.com/2014/08/penerapan-listrik-statis-dalam.html
https://www.facebook.com/notes/kf-bumi-alam-semesta/petir-ciri-ciri-proses-terjadinyadampak-dan-antisipasi/156026161129363
14