Prinsip Kerja 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 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.

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

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.

“Prinsip Kerja” dari “Penangkal Petir”

Saat muatan listrik negatif di bagian bawah awan sudah tercukupi, maka muatan listrik positif di tanah akan segera tertarik. Muatan listrik kemudian segera merambat naik melalui kabel konduktor, menuju ke ujung batang penangkal petir. Ketika muatan listrik negatif berada cukup dekat di atas atap, daya tarik menarik antara kedua muatan semakin kuat, muatan positif di ujung-ujung penangkal petir tertarik ke arah muatan negatif. Pertemuan kedua muatan menghasilkan aliran listrik. Aliran listrik itu akan mengalir ke dalam tanah, melalui kabel konduktor, dengan demikian sambaran petir tidak mengenai bangunan. Tetapi sambaran petir dapat merambat ke dalam bangunan melalui kawat jaringan listrik dan bahayanya dapat merusak alat-alat elektronik di bangunan yang terhubung ke jaringan listrik itu, selain itu juga dapat menyebabkan kebakaran atau ledakan. Untuk mencegah kerusakan akibat jaringan listrik tersambar petir, biasanya di dalam bangunan dipasangi alat yang disebut penstabil arus listrik (surge arrestor).

Beberapa jenis “penangkal petir” 

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 neoflash 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 sambar 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 sambaran, 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.