LEMBAR KERJA SISWA MEKANISME TERJADINYA PETIR
Perhatikan gambar berikut.
Proses Terjadinya Petir Petir merupakan peristiwa lepasnya muatan listrik statis yang terjadi secara dramatik dan alamiah. Peristiwa ini terjadi akibat dari keluarnya muatan-muatan listrik dari benda, dalam hal ini adalah awan. Pelepasan listrik statis kadang-kadang terjadi secara perlahan dan tenang. Namun, sesekali berlangsung cepat disertai percikan cahaya atau suatu bunyi ledakan. Percikan caha ya yang muncul ini disebut dengan kilat.
Petir terjadi karena perbedaan potensial muatan antara awan dan bumi, atau awan dengan awan lainnya. Muatan pada awan itu terjadi karena awan bergerak terus-menerus secara teratur. Selama pergerakan itu awan akan berinteraksi dengan awan lainnya sehingga muatan negatif akan berkumpul pada salah satu sisi. Sedangkan muatan posotif berkumpul pada sisi sebaliknya. Biasanya ini terjadi sebelum awan ‘menumpahkan’ hujan.
Awan sendiri terdiri dari jutaan butir air dan es beku di udara. Selama proses interaksi, butiran air berbenturan dengan awan lain yang sedang kembali mencair (kendensasi) ke atas. Butiran ini mengakibatkan muatan negatif (elektron) terjatuh. Elektron tersebut terkumpul di bagian bawah memberikan muatan negatif dan awan yang naik yang kehilangan elektron, membawa muatan positif ke bagian atas. Pada titik ini, udara yang naik mempunyai kemampuan untuk membawa muatan positif ke awan bagian atas, bagian beku lainnya akan terjatuh ke bagian awan terbawah atau menuju ke tanah. Kombinasi antara benturan dan pembekuan ini menyebabkan perbedaan muatan yang sangat besar, dan mengakibatkan terjadinya sambaran petir. Petir lebih sering terjadi pada musim hujan karena pada keadaan ini 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 t erjadi antarawan yang berbeda muatan. Petir merupakan salah satu fenomena alam yang paling kuat dan menghancurkan. Meskipun arus petir hanya sesaat, kira-kira selama 200 mikrodetik, tapi kerusakan yang ditimbulkan sangat luar biasa. Efek dari serangan langsung sangat jelas terlihat, mulai dari kerusakan bangunan, kebakaran, sampai bahaya kematian bagi manusia.
PETIR DAN PROSES TERJADINYA 24 Oct 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. Biasanya petir disertai dengan suara gemuruh yang biasa disebut guruh atau biasanya dibilang geledek, suara yang kencang itu terjadi karena saat udara di lewati 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. Keterlambatan suara guruh itu terjadi karena perbedaan antara kecepatan cahaya ( 3x100000000m/s) dan kecepatan bunyi di udara ( 340 m/s ). 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. KENAPA PETIR BISA TERJADI? Petir terjadi berawal dari proses fisika dimana terjadi pengumpulan-pengumpulan muatan listrik awan. TAHUKAH KAMU?
Mengapa Bisa Terjadi Petir? Petir terjadi akibat perpindahan muatan negatif menuju ke muatan positi f. Menurut batasan fisika, petir adalah lompatan bunga api raksasa antara dua massa dengan medan listrik berbeda. Prinsip dasarnya kirakira 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, t ubuh awan akan terang dibuatnya, sebagai akibat udara yang terbelah, sambarannya yang rata-r ata memiliki kecepatan 150.000 km/detik itu juga akan menimbulkan bunyi yang menggelegar. KAPAN DATANGNYA PETIR? 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. BAGAIMANA 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 s ecara teratur, dan selama pergerakannya dia akan berinteraksi dengan awan lainnya sehingga muatan negatif akan berkumpul pada salah sat u 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 is olasi udara inilah terjadi ledakan suara. PROSES TERJADINYA PETIR DI SEBABKAN OLEH 2 PROSES, YAITU: 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 bermuatan akan memiliki beda potensial yang cukup untuk menyambar bunyi. 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. MENGAPA PETIR SERING TERJADI SAAT HUJAN ATAU KETIKA AKAN TURUN 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. TIPE-TIPE PETIR
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 Petir dalam awan (IC)
Merupakan tipe yang paling sering terjadi antara pusat muatan yang berlawanan pada awan yang sama. Petir antar awan (CC)
Petir ini terjadi antara pusat muatan dari dua awan yang berbeda. Pelepasan muatannya sendiri terjadi saat uadara cerah antara awan tersebut. 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. MANFAAT PETIR
Petir dianggap berbahaya karena memiliki daya hancur yang luar biasa, tetapi ter nyata selain membuat kerusakan di permukaan bumi, juga mempunyai manfaat yang sangat besar. Diantara manfaat petir adalah : 1.
Manfaat 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 akhirnya terbentuk 2 senyawa O3. Proses tersebut tidak akan terjadi tanpa bantuan dari petir. 2. Manfaat 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 le bih 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 ber kadar Nitrogen tinggi. Sebagaimana diketahui, bahwa para petani menggunakan pupuk urea untuk membantu proses penyuburan tanah. 3. Petir bermanfaat 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. CARA MENGHINDARI BAHAYA PETIR • Apabila sebuah bangunan yang tinggi dengan penangkal petir maka jika ada petir akan menyambar penangkal kemudian di salurkan melalui kawat besar yang terbuat dari tembaga atau kuningan menuju ke tanah. • Apabila terjadi hujan dan petir lebih baik kita menghindari tempat terbuka • Untuk menghindari dari kerusakan alat listrik di rumah apabila terjadi hujan dan petir adalah mematikan listrik, mencabut saluran antene di televisi, dan mencabut kabel telepon.
PENANGKAL PETIR
Mau tau apa itu “penangkal petir” ??? Sebelum kita tau apa itu “penangkal petir” kita kudu tau dulu apa itu “petir”. Petir atau halilintar adalah gejala alam yang biasanya muncul pada musim hujan, dimana di langit muncul kilatan cahaya sesaat yang menyilaukan biasanya yang kita sebut dengan kilat, dan beberapa saat kemudian disusul dengan suara menggelegar yang sering disebut dengan guruh dan terjadinya seringkali mengikuti hujan baik hujan air maupun hujan es. Peristiwa ini dimulai denga munculnya lidah api listrik yang bercahaya terang yang terus menerus memanjang ke arah bumi dan kemudian diikuti suara yan g menggelegar dan efeknya akan fatal bila mengenai makhluk hidup.
Petir merupakan gejala alam yang bisa kita analogikan dengan sebuah kapasitor raksasa, dimana lempeng : - Awan ( bisa lempeng negatif atau lempeng positif) dan lempeng - Bumi ( dianggap netral) Seperti yang sudah diketahui kapasitor adalah sebuah komponen pasif pada rangkaian listrik yang bisa menyimpan energi sesaat (energi strorage). Petir juga dapat terjadi dari awan ke awan (intercloud), dimana salah satu awan bermuatan negatif dan awan lainnya bermuatan positif. Petir lebih sering terjadi pada saat 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 postif, maka petir juga bisa terjadi antar awan yang berbeda muatan.
PROSES TERJADINYA PETIR
Terdapat 2 teori yang mendasari proses terjadinya petir : 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 disebabkan oleh perubahan bentuk air mulai dari cair menjadi gas atau sebaliknya, bahkan padat (es) menjadi cair. Ion bebas menenpati permukaan awan dan bergerak mengikuti angin yang berhembus, bila awan-awan terkumpul di suatu tempat maka awan bermuatan akan memiliki beda potensial yang cukup menyambar bumi maka inilah yang disebut petir.
2. Gesekan antar awan Pada awalnya awan bergerak mengikuti arah angin, selama proses bergeraknya awan ini maka saling bergesekan satu dengan yang lainnya, 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 me narik 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. Nah setelah kita tau apa itu “petir” mari kita bahas mengenai “ penangkal petir”. Penangkal petir adalah rangkaian jalur yang difungsikan sebagai jalan bagi petir menuju ke permukaan bumi ( mengalirkan arus petir ke tanah), tanpa merusak benda-benda yang dilewatinya. Bahan yang digunakan pada penangkal petir tersebut ialah tembaga.
Ada 3 bagian utama pada penangkal petir: 1. Batang penangkal petir 2. Kabel konduktor 3. Tempat pembumian Ayo kita bahas satu persatu bagian bagian nya : 1. 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. 2. Kabel konduktor Kabel konduktor terbuat dari jalinan kawat tembaga. Diameter kabel konduktor sekitar 1 cm hingga 2 cm. Kabel konduktor berfungsi meneruskan aliran muatan listrik dari batang muatan listri ke tanah. Kabel konduktor tersebut dipasang pada dinding luar bangunan. 3. Tempat pembumian Tempat pembumian (grounding) berfungsi mengalirkan muatan listrik dari kabel konduktor ke batang pembumian ( gorund 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. lagi “Prinsip Kerja” dari “Penangkal Petir” ini ??? a simak penjelasan berikut !!! 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 le dakan. Untuk mencegah kerusakan akibat jaringan listrik tersambar petir, biasanya di dalam bangunan dipasangi alat yang disebut penstabil arus listrik (surge arrestor).
Kalian juga musti tu beberapa jenis “ penangkal petir” , ayo kita cari tau !!
1. Penangkal petir Neoflash
Cara kerjanya : Ketika awan bermuatan listrik melintas diatas sebuah banguna yang terpasang penangkal petir Neoflash, makan elektroda penerima pada bagian samping penangkal petir neoflas h ini mengumpulkan dan menyinpam energi listrik awan pada unit kapasitornya. Setelah energi ini cukup besar maka dilepas dan diperbesar beda potensialnya pada bagian ion generator. Pelepasan muatan listri pada unit ion generator di picu oleh sambaran, yakni ketika lidah api menyambar permukaan bumi maka semua muatan listrik di bagian ion genertor dilepaskan keudara melalui Central Pick Up agar menimbulkan lidah api penuntun keatas (streamer leader untuk menyambut sambaran petir yang terjadi kemuadian menuntunnya masuk kedalam satu titik s ambar yang terdapat unit neoflash ini. Kerja Simultan Pada unit Penangkal Petir NeoFLASH secara simultan bekerja bergantian dari masing-masing unit penerima induksi , jumlahnya tergantung dari tipe dan modelnya. Bekerjanya secara bergantian dimana bila salah satu bagiang unit melepaskan muatan ke udara / streamer maka ada bagian yang dalam proses pengisian muatan awan. Tentu akurasi dan kemampuan Penangkal Petir NeoFlash masih tergantung dari 2 hal pendukung instalasi, yaitu: 1 . Kabel Penghantar harus minimal 50 mm 2. Grounding maksimal 5 Ohm
2. Penangkal Petir Kovensional / Faraday / Frangklin
Kedua ilmuan diatas Faraday dan Frangklin mengketengahkan system yang hampir sama , yakni: system penyalur arus listrik yang menghubungkan antara bagian atas bangunan dan grounding . Sedangkan system perlindunga yang dihasilkan ujung penerima / Splitzer adalah sama pada rentang 30 ~ 45 ‘ . Perbedaannya adalah system yang dikembangkan oleh Faraday bahwa Kabel penghantar terletak pada sisi luar bangunan dengan pertimbangan bahwa kabel penghantar juga berfungsi sebagai penerima samba ran, Berupa sangkar elektris atau biasa disebut sangkar Faraday.
3. Penangkal Petir RadioAktif
Penelitian terus berkembang akan sebab terjadinya petir , dan dihasilkan kesimpulan bahwa petir terjadi karena ada muatan listrik di awan yang dihasilkan oleh proses ionisasi , maka penggagalan proses ionisasi di lakukan dengan cara memakai Zat berradiasi misl. Radiun 226 dan Ameresium 241 , karena 2 bahan ini mampu menghamburkan ion radiasinya yang bisa menetralkan muatan listrik awan.
Sedang manfaat lain adalah hamburan ion radiasi akan menambah muatan pada Ujung Finial / Splitzer dan bila mana awan yang bermuatan besar yang tidak mampu di netralkan zat radiasi kemuadian menyambar maka akan condong mengenai penangkal petir ini. Keberadaan penangkal petir jenis ini sudah dilarang pemakaiannya , berdasarkan kesepakatan internasional dengan pertimbangan mengurangi pemakaian zat beradiasi dimasyarakat.
4. Penangkal Petir Elektrostatic
Prinsip kerja penangkal petir Elektrostatik mengadopsi sebagian system penangkal petir Radioaktif , yakni: menambah muatan pada ujung finial / splitzer agar petir selalu memilih ujung ini untuk disambar . Perbedaan dari sisten Radioaktif dan Elektrostatik ada pada energi yang dipakai. Untuk Penangkal Petir Radioaktif muatan listrik dihasilkan dari proses hamburan zat berradiasi sedangkan pada penangkal petir elektrostatik energi listrik dihasilkan dari Listrik Awan yang menginduksi permukaan bumi.
