Petir [PDF]

Citation preview

I.



PENDAHULUAN



A. Latar Belakang Petir telah banyak menimbulkan kerusakan yang merugikan manusia. Pemakaian alat elektronika tegangan rendah saat ini telah meningkatkan jumlah statistik kerusakan akibat sambaran petir, baik langsung maupun tidak langsung. Tujuan sistem pentanahan adalah untuk membatasi tegangan pada bagian-bagian peralatan yang tidak dialiri arus antara bagian-bagian tersebut dengan tanah, hingga tercapai suatu nilai yang aman untuk semua kondisi operasi, baik kondisi normal maupun saat terjadi gangguan. Saat terjadi gangguan, arus gangguan akan dialirkan ke tanah akan menimbulkan perbedaan tegangan pada permukaan tanah yang disebabkan karena adanya tahanan tanah. Solusi untuk masalah ini adalah perlindungan yang sesuai harus diberikan dan dipasang pada peralatan atau instalasi terhadap bahaya sambaran petir langsung maupun induksinya. Dimana komponen - komponennya yang sangat sensitive terhadap kondisi listrik mutlak diperlukan sumber daya listrik yang benar-benar baik. Terutama pada perangkat pengirim sinyal jika terjadi lonjakan tegangan yang tidak normal maka menyebabkan perangkat error. Terjadinya sedikit gangguan saja yang mengakibatkan gagalnya sistem komunikasi dapat mengakibatkan kerugian yang sangat besar dari segi materiil, terutama bila terjadi pada suatu sistem yang besar yang mengakibatkan terjadinya gangguan yang mungkin terjadi dalam satu kota besar. Jika hal tersebut sering terjadi maka pelanggan seluler-pun dapat berpindah ke operator seluler lainnya yang akan menurunkan keuntungan finansial yang drastis. Berdasarkan berbagai latar belakang masalah diatas maka perlunya membangun sebuah sistem pentanahan yang efektif menjadi sangat penting untuk melindungi perangkat telekomunikasi dari sambaran petir maupun imbas petir serta interfensi tegangan yang dapat terjadi. B. Tujuan Penulisan Makalah Adapun tujuan penulisan makalah ini untuk mengetahui tentang pengertian dari petir, proses terjadinya petir, cara menangkal petir dan cara menghindari bahaya petir. C. Batasan Masalah Untuk menghindari persepsi yang salah dan meluasnya pembahasan makalah ini yaitu dengan memahami teori – teori mengenai tentang petir dan menerapkan cara menghindari bahaya petir jika terjadi adanya petir.



1



II. TINJAUAN PUSTAKA A. Petir



Gambar 1. Petir



2



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. Biasanya petir disertai dengan suara gemuruh yang biasa disebut guruh atau biasanya dibilang geledek, suara yang kencang itu terjadi karena saat udara dilewati petir, terjadi pemanasan dan pemuaian udara dengan sangat cepat sehingga udara menjadi plasma dan meledak menghasilkan suara yang menggelegar. Sebenarnya proses terbentuknya suara ini terjadi bersamaan dengan saat terjadi petir, namun biasanya guruh baru terdengar setelah petir terlihat. 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. 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. 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. Petir datang ketika langit tiba-tiba menjadi gelap disertai angin yang datangnya begitu cepat dan awan yang menjulang tinggi menyerupai bunga kol yang berwarna keabu abuan dan awan mulai terasa pengap. B. 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,



3



kemudian udara terasa pengap. Awan ini biasanya disebut dengan awan petir CB (comulunimbus). Dalam musim penghujan seperti saat inilah awan-awan jenis ini banyak terbentuk. Penghubung yang "digemari", merujuk Hukum Faraday, tak lain adalah bangunan, pohon, atau tiang-tiang metal berujung lancip. C. 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.



Gambar 2. Proses terjadinya petir Proses terjadinya petir disebabkan oleh 2 proses yaitu : 1. Proses Ionisasi Petir terjadi diakibatkan terkumpulnya ion bebas bermuatan negatif dan positif di awan, ion listrik dihasilkan oleh gesekan antar awan dan juga kejadian ionisasi ini disebabkan oleh perubahan bentuk. Ion bebas menempati permukaan awan dan bergerak mengikuti angin yang berhembus, bila awan-awan terkumpul di suatu tempat maka awan



4



bermuatan akan memiliki beda potensial yang cukup untuk menyambar bunyi.



Gambar 3. Proses ionisasi terjadinya petir 2. Gerakan Antara Awan Dalam proses ini terlahir elektron-elektron bebas yang memenuhi permukaan awan. Contoh proses ini adalah sebuah penggaris plastik yang digosokkan pada rambut maka penggaris akan mampu mengangkat kertas. Pada saat awan berkumpul disuatu kawasan maka kemungkinan akan terjadi petir. Dikarenakan elektron-elektron bebas saling menguatkan satu sama lain.



Gambar 4. Gerakan awan terjadinya petir D. Jenis - Jenis Petir Yang Pernah Terjadi Di Bumi 1. Petir St. Elmo's Fire Petir ini telah ada selama berabad-abad, di mulai dari sejarah Yunani kuno, Julius Caesar, Columbus dan Magellan. Setelah ada teori penangkal petir Franklin fenomena ini terlihat lebih jelas di tanah/darat, menyebabkan rasa takut sebagai api biru terinspirasi cerita roh dan hantu. 2. Petir Ball Thunder Ball Thunder adalah fenomena alam yang aneh, dengan laporan peninjauan kembali ke Yunani kuno. Jenis yang paling umum adalah kilatan petir coret 5



tapi petir ini menyebabkan ancaman terbesar terhadap kehidupan dan properti. Petir dapat di picu oleh berbagai peristiwa mulai dari ledakan termonuklir untuk meluncurkan roket seperti Challenger atau Apollo 12. 3. Petir Deadly Di Amerika Serikat rata-rata 58 orang meninggal dunia setiap tahunnya oleh petir dan sekitar 250 orang bertahan hidup setiap tahunnya setelah di sambar petir namun sebagian besar mereka hidup dengan bekas luka permanen. 4. Petir Cloud Flashes Ketika terjadi di awan terkadang kita dapat melihat garis di udara di sekitar badai. Itu di sebut petir awan ke udara atau di sebut Anvil Crawler. Petir juga dapat melakukan perjalanan dari awan ke awan. Ketika petir terlihat tertanam di awan dan sepertinya pada luminositas selama bagian petir, di sebut lembar pencahayaan atau intra awanpetir. Banyak orang telah melihat petir yang panas tapi tidak mengatakan mendengar guntur. Namun guntur di kejauhan itu terlalu jauh untuk di dengar. Setiap kali terjadipetir maka selalu ada guntur. 5. Petir Cloud-To-Sea Lightning Air adalah konduktor yang sangat baik, sehingga orang memilih untuk tinggal jauh dari laut, danau dan kolam khususnya selama ada badai petir. Dalam badai para pelaut beresiko terkena sambaran petir awan ke laut, selain angin kencang, tinggi, gelombang berombak dan hujan deras. Pelaut di anjurkan untuk mancari pelabuhan yang aman sampai badai berlalu dan memastikan kru mengenakan jaket. 6. Petir Re-strike Petir ini terdiri dari 3-4 stroke individu tetapi mungkin memiliki lebih. Di pisahkan oleh 40-50 milidetik, menyebabkan efek "Strobe Light". Yang pertama adalah yang terkuat. Setiap stroke berturut-turut biasanya kembali menggunakan saluran debit diambil oleh stroke sebelumnya. Berkepanjangan oleh gemuruh guntur yang menyerang kembali. 7. Petir Mind-Blowing Beauty Petir melalui udara memancarkan cahaya putih, tetapi dapat muncul sebagai warna yang berbeda tergantung pada kondisi cuaca. Karena kelembaban, kabut, debu dan semacamnya, petir jauh dapat muncul merah atau oranye dalam cara yang tidak sama saat matahari terbenam. 8. Petir Upper Atmospheric Lightning Walaupun jarang terlihat dengan mata telanjang, petir sangat istimewa, jarang terlihat seperti flash sprite merah, biru dan elf jet. Sprite lebar, berkedip lemah dalam badai. Sprite petir muncul seperti ubur-ubur raksasa dengan cahaya 6



merah darah-biru panjang tergantung pada tentakel. Jet Blue sempit dan di tembak dari atas badai. Jet Blue lebih terang dari sprite dan pertama kali di rekam dari pesawat. 9. Petir Scary Powerful Strike To Tower, Buildings Biasanya selama badai, 80 % petir terlihat di awan dan 20 % di darat. Bangunan, menara dan titik tertinggi lainnya sering di sambar petir, karena listrik menemukan jalan dan perlawanan terendah. Petir turun dari langit ke bawah, tetapi bagian yang Anda lihat berasal dari bawah ke atas. Bisa menyerang tempat yang sama lebih dari sekali. 10. Petir Double Ligthning Petir merupakan kekuatan alam yang mengesankan. Indah, sekaligus berbahaya. Lampu kilat biru-putih cemerlang petir disebabkan oleh panas yang ekstrim. Petir lebih panas dari permukaan matahari. Petir ganda memiliki ancaman yang berganda pula. 11. Petir Multiple Strike & Long Exposure Photos Ini adalah tipe dasar awan petir yang muncul untuk membubarkan menjadi string pendek, lampu, yang berlangsung lebih lama dari biasa. Petir terlihat agak seperti pita. Hal ini terjadi dalam angin badai dengan trafik tinggi dan stroke yang lalu. Angin bertiup kembali dalam satu baris ke setiap stroke, juga ke salah atu sisi belakang stroke sebelumnya, menunjukan efek dari pita.



Pita



staccato



memiliki



durasi



stroke



pendek,



muncul



sebagai petir tunggal sangat cerah dan sering memiliki dampak yang cukup besar. 12. Petir Rocket Lightning Rocket kilat biasanya horizontal dan di dasar awan. saluran Luminous muncul melalui udara dengan kecepatan visual tinggi, sering terputus-putus. Gerakan ini menyerupai gerakan roket. Ini adalah salah satu tipe yang paling langka. 13. Petir Volcanic Triggered Lightning Petir dipicu vulkanik bukanlah sesuatu yang sering kita lihat. Setidaknya sebelum neraka meledak di Islandia. Ada tiga jenis pencahayaan vulkanik. Petir dapat di picu oleh letusan gunung berapi yang sangat besar, yang mengeluarkan gas dan material ke atmosfer. Jenis perantara dari ventilasi gunung berapi, kadang-kadang memiliki panjang 1,8 km. Lalu ada percikan petir jenis jauh lebih pendek dan hanya berlangsung beberapa milidetik. 14. Petir Sensational Volcanic-Lightning



7



Petir, api, es dan abu bersatu disini, vulkanik memicu petir terdengar sesuatu seperti tembakan senapan, sementara listrik yang diproduksi menghasilkan gemuruh panjang. E. Tipe – Tipe Petir 1. Petir dari awan ke tanah (CG)



Petir ini tergolong berbahaya dan paling merusak, berasal darimuatan yang lebih rendah lalu mengalirkan muatan negatif ketanah. Terkadang petir jenis ini mengandung muatan positif (+) terutama pada musim dingin. 2. Petir dalam awan (IC)



Merupakan tipe yang paling sering terjadi antara pusat muatan yang berlawanan pada awan yang sama. 3. Petir antar awan (CC)



8



Petir ini terjadi antara pusat muatan dari dua awan yang berbeda. Pelepasan muatannya sendiri terjadi saat uadara cerah antara awan tersebut. 4. Petir awan ke udara (CA)



Petir ini terjadi jika udara di sekitaran awan yang bermuatan positif (+) berinteraksi dengan udara yang bermuatan negatif (-). Jika ini terjadi pada awan bagian bawah maka merupakan kombinasi dengan petir tipe CG. F. Manfaat Petir Petir dianggap berbahaya karena memiliki daya hancur yang luar biasa, tetapi ternyata selain membuat kerusakan di permukaan bumi, juga mempunyai manfaat yang sangat besar. Diantara manfaat petir adalah : 1. Petir untuk memproduksi ozon (O3) Hubunganya petir dengan lapisan ozon adalah bahwa lapisan ozon berperan membentuk lapisan ozon. Lapisan ozon merupakan senyawa O3. Petir berperan memicu terjadinya reaksi kimia dari O2 atau oksigen menjadi O3. Sederhanya tiga senyawa O2 akan pecah menjadi enam senyawa O dan



9



akhirnya terbentuk 2 senyawa O3. Proses tersebut tidak akan terjadi tanpa bantuan dari petir. 2. Petir untuk kesuburan tanah Manfaat lain petir adalah bagi kesuburan tanah. 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 di bumi menjadikan tanah lebih subur karena mendapat pasokan nitrogen lebih banyak berupa unsur Hara. Proses yang terjadi di alam raya ini ibarat sebuah pabrik pupuk urea yang menghasilkan pupuk urea berkadar Nitrogen tinggi. Sebagaimana diketahui, bahwa para petani menggunakan pupuk urea untuk membantu proses penyuburan tanah. 3. Petir untuk membunuh kuman dan bakteri Pada kondisi akan turun hujan, dimana awan melingkupi permukaan bumi, maka di permukaan akan terasa panas. Kondisi ini cenderung menjadi semakin lembab, dengan meningkatnya kandungan uap air di udara. Kondisi seperti ini sangat potensial untuk tumbuh berkembangnya bakteri-bakteri juga kuman-kuman yang beterbangan di udara. Maka ketika terjadi Kilat dan sambaran petir di udara, akan membunuh kuman-kuman dan bakteri ini. Hal ini karena kilat dan sambaran petir merupakan aliran muatan listrik. Pada saat muatan listrik ini mengalir melesat di udara akan memanaskan udara disekitarnya. Oleh karena itu, saat terjadi hujan disertai dengan kilat dan petir yang menggelegar, juga sedang terjadi proses pembersihan udara dari kandungan kuman dan bakteri yang melayang, disebabkan oleh plasma petir yang sangat tinggi. Setelah hujan reda, petir sudah selesai, maka udara akan terasa nyaman. G. Pengertian Penangkal Petir Penangkal petir adalah rangkaian jalur yang difungsikan sebagai jalan bagi petir menuju ke permukaan bumi, tanpa merusak benda-benda yang dilewatinya. Istilah penangkal petir sebenarnya merupakan istilah yang keliru. Karena penangkal petir ini tidak lah membuat suatu bangunan terbebas sepenuhnya dari bahaya petir. Sambaran petir tetap dapat membahayakan suatu bangunan walaupun bangunan tersebut telah dipasangi penangkal petir.



10



Petir dapat saja menyambar tempat lain di luar area perlindungan dari instalasi penangkal petir yang telah terpasang, kemudian aliran listrik dari petir ini merambat melalui instalasi listrik, kabel data atau apa saja yang mengarah ke bangunan, dan akhirnya aliran listrik dari petir ini dapat merusak peralatan listrik dan elektronik yang ada di dalam bangunan tersebut. Jadi, penangkal petir sebenarnya tidak membuat bangunan aman 100 % dari bahaya petir, melainkan hanya membuat posisi bangunan terhindar dari kerusakan fatal akibat sambaran langsung dari petir. Maka dengan itu, istilah yang lebih tepat untuk instalasi pengamanan petir ini sebenarnya adalah penyalur petir. H. Cara Kerja Penangkal Petir Untuk memahami cara kerja penangkal petir, maka sebaiknya kita mengetahui bagaimana proses terjadinya petir terlebih dahulu. Petir terbentuk karena adanya perbedaan potensial antara awan yang satu dengan awan yang lainnya atau antara awan dengan permukaan bumi. Awan dapat memiliki potensial muatan karena awan selalu bergerak terus menerus secara teratur. Selama pergerakannya ini awan akan berinteraksi dengan awan lainnya. Sehingga muatan negatif akan berkumpul pada salah satu perbedaan potensial antara awan dengan bumi cukup besar, maka akan terjadi perpindahan muatan listrik negatif (elektron) dari awan yang kelebihan muatan menuju bumi untuk mencapai kesetimbangan. Penangkal petir merupakan suatu perangkat yang terdiri dari serangkaian jalur yang diperuntukkan sebagai jalan untuk petir mengalir menuju ke permukaan bumi, sehingga petir tidak merusak bangunan dimana penangkal petir dipasang. Penangkal petir terdiri dari 3 bagian utama yaitu batang penangkal petir, kabel konduktor dan tempat pembumian (grounding). Batang penangkal petir dipasang pada bagian puncak suatu bangunan yang ingin dilindungi dari petir. Batang penangkal petir biasanya terbuat dari tembaga dan memiliki ujung yang runcing. Ujung yang runcing dipilih untuk memudahkan muatan listrik berkumpul, karena muatan listrik memiliki karakter mudah terkumpul dan terlepas pada ujung suatu logam yang runcing. Jadi batang penangkal petir dengan ujung yang runcing dapat memperlancar proses tarik menarik muatan listrik di bumi dengan muatan listrik yang terdapat di awan. Selanjutnya kabel konduktor dipasang untuk meneruskan aliran muatan listrik dari batang penangkal petir ke permukaan tanah. Kabel konduktor ini biasanya diletakkan pada dinding di bagian luar suatu bangunan untuk menghindari muatan listrik merusak benda-benda elektronik di dalam bangunan. 11



Kabel konduktor ini dibuat dari jalinan kawat tembaga dengan diameter sekitar 1 cm hingga 2 cm. Dari kabel konduktor, muatan listrik selanjutnya akan mengalir ke tempat pembumian (grounding) yang tertanam di tanah. Tempat pembumian ini biasanya berupa batang sepanjang sekitar 1,8 m sampai 3 m, yang terbuat dari tembaga yang dilapisi dengan baja, dan memiliki diameter 1,5 cm. Saat muatan listrik negatif telah terkumpul pada bagian bawah awan, maka muatan listrik positif yang terdapat di tanah akan segera tertarik ke atas. Muatan listrik positif ini kemudian merambat naik melalui kabel konduktor dan berkumpul pada ujung batang penangkal petir. Ketika muatan listrik negatif berada cukup dekat di atas atap, daya tarik menarik antara kedua muatan akan semakin kuat, dan muatan listrik positif yang terdapat pada ujung-ujung penangkal petir akan tertarik ke arah muatan listrik negatif yang ada di awan. Pertemuan kedua muatan tersebut akan menghasilkan aliran listrik. Aliran listrik tersebut selanjutnya akan mengalir ke dalam tanah, melalui kabel konduktor, sehingga aliran listrik ini tidak mengenai bangunan. I. Prinsip Perlindungan Terhadap Petir Jika kita memperhatikan bahaya yang di akibatkan sambaran petir, maka sistem perlindungan petir harus mampu melindungi struktur bangunan atau fisik maupun



melindungi



peralatan



dari



sambaran



langsung



dengan



di



pasangnya penangkal petir eksternal (Eksternal Protection) dan sambaran tidak langsung dengan di pasangnya penangkal petir internal (Internal Protection) atau yang sering di sebut surge arrester serta pembuatan grounding sistem yang memadai sesuai standar yang telah di tentukan. Sampai saat ini belum ada alat atau sistem proteksi petir yang dapat melindungi 100 % dari bahaya sambaran petir, namun usaha perlindungan mutlak dan wajib sangat di perlukan. Selama lebih dari 60 tahun pengembangan dan penelitian di laboratorium dan lapangan terus dilakukan, berdasarkan usaha tersebut suatu rancangan sistem proteksi petir secara terpadu telah di kembangan oleh Flash Vectron Lightning Protection "SEVEN POINT PLAN". Tujuan dari "SEVEN POINT PLAN" adalah menyiapkan sebuah perlindungan efective dan dapat di andalkan terhadap serangan petir, "Seven Point Plan' tersebut meliputi : a. Menangkap Petir Dengan cara menyediakan system penerimaan (AirTerminal Unit) yang dapat dengan cepat menyambut sambaran arus petir, dalam hal ini mampu untuk lebih cepat dari sekelilingnya dan memproteksi secara tepat dengan memperhitungkan besaran petir. Terminal Petir Flash Vectron mampu



12



memberikan solusi sebagai alat penerima sambaran petir karena desainnya dirancang untuk digunakan khusus di daerah tropis. b. Menyalurkan Arus Petir Sambaran petir yang telah mengenai terminal penangkal petir sebagai alat penerima sambaran akan membawa arus yang sangat tinggi, maka dari itu harus dengan cepat disalurkan ke bumi (grounding) melalui kabel penyalur sesuai standart sehingga tidak terjadi loncatan listrik yang dapat membahayakan struktur bangunan atau membahayakan perangkat yang ada di dalam sebuah bangunan. c. Menampung Petir Dengan cara membuat grounding sistem dengan resistansi atau tahanan tanah kurang dari 5 Ohm. Hal ini agar arus petir dapat sepenuhnya diserap oleh tanah tanpa terjadinya step potensial. Bahkan dilapangan saat ini umumnya resistansi atau tahanan tanah untuk instalasi penangkal petir harus dibawah 3 Ohm. d. Proteksi Grounding Sistem Selain memperhatikan resistansi atau tahanan tanah, material yang digunakan untuk pembuatan grounding juga harus diperhatikan, jangan sampai mudah korosi atau karat, terlebih lagi jika didaerah dengan dengan laut. Untuk menghindari terjadinya loncatan arus petir yang ditimbulakn adanya beda potensial tegangan maka setiap titik grounding harus dilindungi dengan cara integrasi atau bonding system. e. Proteksi Jalur Power Listrik Proteksi terhadap jalur dari power muntak diperlukan untuk mencegah terjadinya induksi yang dapat merusah peralatan listrik dan elektronik. f. Proteksi Jalur PABX Melindungi seluruh jaringan telepon dan signal termasuk pesawat faxsimile dan jaringan data. g. Proteksi Jalur Elektronik Melindungi seluruh perangkat elektronik seperti CCTV, mesin dll J. Jenis - Jenis Metode Penangkal Petir a. Penangkal Petir Konvensional / Faraday / Frangklin Kedua ilmuwan tersebut Faraday dan Frangklin menjelaskan sistem yang hampir sama, yakni system penyalur arus listrik yang menghubungkan antara bagian atas bangunan dan grounding, sedangkan sistem perlindungan yang di hasilkan ujung penerima/splitzer adalah sama pada rentang 30 - 40 derajat. Perbedaannya



adalah



sistem



yang



di



kembangkan



Faraday



bahwa kabel penghantar berada pada sisi luar bangunan dengan pertimbangan bahwa kabel penghantar



juga



berfungsi



13



sebagai



material



penerima



sambaran petir, yaitu berupa sangkar elektris atau biasa disebut dengan sangkar faraday. b. Penangkal Petir Radio Aktif Penelitian terus berkembang akan sebab terjadinya petir, dan semua ilmuwan sepakat bahwa terjadinya petir karena ada muatan listrik di awan berasal dari proses ionisasi, maka untuk menggagalkan proses ionisasi dilakukan dengan cara



menggunakan



zat



berradiasi



sepertiRadiun



226 dab Ameresium



241 karena kedua bahan ini mampu menghamburkan ion radiasinya yang dapat menetralkan muatan listrik awan. Maka manfaat lain hamburan ion radiasi tersebut akan menambah muatan pada ujung finial/splitzer, bila mana awan yang bermuatan besar tidak mampu di netralkan zat radiasi kemudian menyambar maka akan cenderung mengenai penangkal petir ini. Keberadaan penangkal petir jenis



ini



telah



dilarang



pemakaiannya,



berdasarkan



kesepakatan internasional dengan pertimbangan mengurangi zat beradiasi di masyarakat, selain itu penangkal petir ini dianggap dapat mempengaruhi kesehatan manusia. c. Penangkal Petir Elektrostatis Prinsip kerja penangkal petir elektrostatis mengadopsi sebagian system penangkal petir radio aktif, yaitu menambah muatan pada ujung finial/splitzer agar petir selalu melilih ujung ini untuk di sambar. Perbedaan dengan system radio aktif adalah jumlah energi yang dipakai. Untuk penangkal petir radio aktif muatan listrik dihasilkan dari proses hamburan zat berradiasi sedangkan pada penangkal petir elektrostatis energi listrik yang dihasilkan dari listrik awan yangmenginduksi permukaan bumi. K. Cara Menghindari Bahaya Petir Menurut National Weather Service, bagian dari US National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), ada beberapa tempat aman saat petir datang. Bangunan, mobil, truk, dan bus merupakan tempat yang aman saat ada petir. Sebaiknya menghindari halte, lapangan terbuka, dan garasi terbuka saat terjadi petir, karena merupakan tempat yang tidak aman. Menurut Katie Walsh, pimpinan athletic training education at East Carolina University in Greenville, N.C., saat ini banyak orang-orang berpikir jika dirinya tidak basah, petir tidak bisa menyerang. Padahal jika Anda berada di luar ruangan terbuka, Anda akan berisiko terkena sambaran petir,". Petir dapat menghentikan detak jantung. Dan masalah lainnya bisa menyebabkan patah tulang, drum telinga pecah dan gegar otak. Berikut hal-hal yang harus diperhatikan saat ada petir di dalam ruangan : 14



1. Jauhi jendela dan pintu serta dari apa pun yang memiliki koneksi langsung ke pipa. 2. Hentikan aktivitas mencuci piring atau mandi. 3. Berbicara di telepon tanpa kabel boleh saja. 4. Jika ada petir saat di dalam mobil, untuk tetap aman jangan menyentuh pintu atau bahan logam di mobil Anda. Selain itu, hindari menyentuh kaca depan jika ada antena mobil dan matikan radio.



Berikut hal-hal yang harus diperhatikan saat ada petir di dalam ruangan : 1. Carilah tempat yang terdapat pohon-pohon pendek, tapi jaga jarak dari pohon. 2. Hindari diri Anda dari objek tertinggi di daerah dekat Anda. 3. Jika sedang berada di kolam renang atau di pantai, carilah perlindungan. 4. Jangan pergi ke luar atau masuk ke dalam air lagi sampai setidaknya 30 menit setelah kilat petir muncul. 5. Jika Anda belum mampu menemukan tempat perlindungan yang layak dan tiba-tiba merasa rambut Anda berdiri, yang dianjurkan adalah berjongkok serendah mungkin. Anda boleh duduk sambil menutup telinga Anda dengan tangan dan letakkan kepala Anda di antara lutut Anda untuk membuat diri serendah mungkin. Cara-Cara Lain untuk Menghindari Sambaran Petir : 1. Jika anda melihat kilat atau mendengar gelegar guruh segeralah menuju bangunan yang telah dilindungi dengan penangkal petir atau mendekatlah ke mobil atau truk. Lebih aman lagi jikalau anda mengamankan diri diri ketika melihat tanda hari akan hujan, ingat biasanya hujan didahului oleh kilat dan petir. 2. Pakailah sepatu dari kulit atau karet yang tidak bocor, usahakan memakai kaos kaki yang kering, sebagai upaya memisahkan tubuh kita dari.tanah sehingga petir enggan melalui tubuh anda. 3. Jika anda berada diluar rumah hindari area



terbuka,



tempat



ketinggian, berada di lokasi yang berair, dibawah pohon yang tinggi dan benda logam yang menjulang tinggi. 4. Jika tempat berlindung tidak diperoleh



anda



harus



jongkok



tapi



hindarkan tangan anda menyentuh tanah dan jangan berbaring, karena akan memudahkan penyaluran tenaga petir ke tanah. 5. Jika anda berada diluar ruang jangan berdiri bergerombol dengan orang lain buatlah jarak orang ke orang sekitar lima ( 5 ) meter diantara masing-masing orang.



15



6. Jika



anda



berada



ditempat



terbuka



dan



merasakan



rambut



anda



berdiri itu pertanda petir akan menyambar anda, anda harus melakukan gerakan rukuk yaitu menekuk badan kearah depan (syukur menghadap kiblat), dan menempatkan tangan diatas kedua lutut, insya Allah selamat. 7. Jika anda berada dalam ruangan hindarilah dekat pintu, jendela dan tempat yang berair. 8. Barang barang elektronik



seperti



televisi,



radio,



komputer



dll



sebaiknya dimatikan dan cabut kabel power dari stop kontak listrik. Jika peralatan elektronik tersebut tidak memungkinkan dicabut seperti halnya telepon, menjauhlah dari padanya. 9. Begitu pula jika anda membawa HT, HP dan Radio Saku matikan segera, pisahkan antenna dari bodi untuk mengurangi rangsangan petir menyambar. L. 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. M. Efek Sambaran Petir a. Efek Listrik Ketika arus petir melalui kabel



penyalur (konduktor)



menuju



resistansi



elektroda bumi instalasi penangkal petir, akan menimbulkan tegangan jatuh resistif, yang dapat dengan segera menaikan tegangan sistem proteksi kesuatu nilai yang tinggi dibanding dengan tegangan bumi. Arus petir ini juga menimbulkan gradien tegangan yang tinggi disekitar elektroda bumi, yang sangat berbahaya bagi makluk hidup. Dengan cara yang sama induktansi sistem proteksi harus pula diperhatikan karena kecuraman muka gelombang pulsa petir. Dengan demikian tegangan jatuh pada sistem proteksi petir adalah jumlah aritmatik komponen tegangan resistif dan induktif. b. Efek Tegangan Tembus – Samping Titik sambaran petir pada sistem proteksi petir bisa memiliki tegangan yang lebih tinggi terhadap unsur logam didekatnya. Maka dari itu akan dapat menimbulkan resiko tegangan tembus dari sistem proteksi petir yang telah



16



terpasang menuju struktur logam lain. Jika tegangan tembus ini terjadi maka sebagian arus petir akan merambat melalui bagian internal struktur logam seperti pipa besi dan kawat. Tegangan tembus ini dapat menyebabkan resiko yang sangat berbahaya bagi isi dan kerangka struktur bangunan yang akan dilindungi. c. Efek Termal Dalam kaitannya dengan sistem proteksi petir, efek termal pelepasan muatan petir adalah terbatas pada kenaikan temperatur konduktor yang dilalui arus petir. Walaupun arusnya besar, waktunya adalah sangat singkat dan pengaruhnya pada sistem proteksi petir biasanya diabaikan. Pada umumnya luas penampang konduktor instalasi penangkal petir dipilih terutama umtuk memenuhi persyaratan kualitas mekanis, yang berarti sudah cukup besar untuk membatasi kenaikan temperatur 1 derajat celcius. d. Efek Mekanis Apabila arus petir melalui kabel penyalur pararel (konduktor)



yang



berdekatan atau pada konduktor dengan tekukan yang tajam akan menimbulkan gaya mekanis yang cukup besar, oleh karena itu diperlukan ikatan mekanis yang cukup kuat. Efek mekanis lain ditimbulkan oleh sambaran petir yang disebabkan kenaikan temeratur udara yang tiba-tiba mencapai 30.000 K dan menyebabkan ledakkan pemuaian udara disekitar jalur muatan bergerak. Hal ini dikarenakan jika konduktifitas logam diganti dengan konduktifitas busur api listrik, enegi yang timbul akan meningkatkan sekitar ratusan kali dan energi ini dapat menimbulkan kerusakan pada struktur bangunan yang dilindungi. e. Efek Kebakaran Karena Sambaran Langsung Ada dua penyebab utama kebakaran bahan yang mudah terbakar karena sambaran petir, pertama akibat sambaran langsung pada fasilitas tempat penyimpanan bahan yang mudah terbakar. Bahan yang mudah terbakar ini mungkin terpengaruh langsung oleh efek pemanasan sambaran atau jalur sambaran petir. Kedua efek sekunder, penyebab utama kebakaran minyak.



Terdiri



dari



muatan



terkurung,



pulsa



elektrostatis



dan



elektromagnetik dan arus tanah. f. Efek Muatan Terjebak Muatan statis ini di induksikan oleh badai awan sebagai kebalikan dari proses pemuatan lain. Jika proses netralisasi muatan berakhir dan jalur sambaran sudah netral kembali, muatan terjebak akan tertinggal pada benda yang terisolir dari kontak langsung secara listrik dengan bumi, dan pada bahan bukan konduktor seperti bahan yang mudah terbakar. Bahan bukan konduktor



17



tidak dapat memindahkan muatan dalam waktu singkat ketika terdapat jalur sambaran.



III. PENUTUP A. Kesimpulan Dengan menjambarkan aspek-aspek tentang petir di makalah ini, penulis dapat menyimpulkan bahwa : 1. Petir selain merupakan fenomena alam yang luar biasa juga dapat menyebabkan bahaya-bahaya terutama bagi manusia. Petir datang ketika langit tiba-tiba menjadi gelap disertai angin yang datangnya begitu cepat dan awan yang menjulang tinggi menyerupai bunga kol yang berwarna keabu - abuan dan awan mulai terasa pengap. 2. 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



18



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. B. Saran Pengembangan teknologi yang berhubungan dengan petir adalah meneliti lebih lanjut tentang bagaimana petir terjadi, karena masih terdapat kontroversi terhadap teori terjadinya petir. Dengan adanya penelitian lebih lanjut yang lebih terperinci dan dengan bukti yang kuat, maka teori terjadinya petir dapat diketahui tanpa ada keraguan. Sedangkan untuk pengaruhnya, dapat diteliti lebih lanjut tentang detail pengaruh petir itu sendiri dan juga pengaruh – pengaruh ke aspek – aspek yang lainnya. Dengan mengetahui pengaruh petir secara detail, manfaat dan bahaya petir bisa terkaji dan berguna bagi umat manusia.



DAFTAR PUSTAKA http://www.ayosekolah.com/forum/17-fisika/804-bagaimana-proses-terjadinyapetir.html (diakses 10 november 2016) http://aryogo.blogspot.com/2012/01/manfaat-petir.html (diakses 10 november 2016) http://meliana-ekaputri.blogspot.com/2010/10/proses-terjadinya-petir.html (diakses 10 november 2016) https://ferarita.wordpress.com/2012/10/24/petir/ (diakses 10 november 2016) http://sepoxer.blogspot.co.id/2015/03/petir-katapengantar-memanjatkan-puji.html (diakses 10 november 2016) https://ekagusman.wordpress.com/2016/03/02/karya-ilmiah-petir/ (diakses 09 november 2016)



19