Cara Cepat Fisika SMA dan SMP

TAHUKAH ANDA PENYEBAB DAN PROSES TERJADINYA PETIR

Fenomena yang paling dikenal dan paling kuat dari elektrostatika di alam adalah petir yang juga disebut kilat atau halilintar. Petir tidak akan luput dari perhatian kita. Dia datang tak diundang, pergi tidak kita ketahui. Kilatan dari sambaran petir akan membangunkan seseorang di tengah malam. Kilatan sambaran petir mampu mengganggu kegiatan di siang hari. Mereka yang sering menyebabkan permainan bola dibatalkan dan wisata golf. Memang, petir adalah tampilan yang paling kuat elektrostatika di alam.
PENYEBAB DAN PROSES TERJADINYA PETIR

Penumpukan muatan di Awan
Para peneliti telah lama mempelajari penyebab sambaran petir. Bahkan saat ini, banyak penelitian ilmiah dan teori tentang bagaimana awan menjadi bermuatan statis, tetapi tetap  tidak sepenuhnya dapat dipahami.

Permulaan dari setiap sambaran petir adalah pemisahan atau polarisasi muatan positif dan negatif di dalam awan. Bagian atas awan akan bermuatan positif dan bagian bawah awan bermuatan negatif.

Polarisasi awan akan mengakibatkan pergerakan elektron di Bumi. Elektron pada bagian permukaan luar bumi akan ditolak oleh permukaan bawah awan yang bermuatan negatif, sehingga muatan positip (proton) akan tinggal di permukaan atas bumi.

PROSES TERJADINYA PETIR
Akibat penumpukan listrik statis dalam awan meningkat, medan listrik di sekitar awan menjadi lebih kuat. Biasanya, udara sekitarnya awan akan menjadi isolator yang cukup baik untuk mencegah keluarnya elektron ke Bumi. Namun, medan listrik yang kuat sekitar awan akan mampu mengionisasi udara sekitarnya dan membuatnya menjadi penghantar yang baik.

Molekul-molekul gas yang terbentuk di udara akan berubah menjadi ion positif dan elektron bebas. Kekuatan medan listrik awan untuk mengubah udara menjadi konduktor membuat elektron berpindah dalam bentuk petir dari awan ke tanah atau bahkan ke awan lainnya dengan kecepatan hingga 100km per detik. Elektron ini mengikuti jalur zigzag ke tanah, bercabang di berbagai lokasi diterangi oleh cahaya keunguan yang merupakan karakteristik dari molekul udara terionisasi.

Ketika elektron mendekati Bumi, ada gaya tolakan tambahan terhadap elektron di permukaan bumi, sehingga elektron di permukaan bumi menjauh ke bagian dalam bumi. Jumlah muatan positif yang berada di permukaan bumi menjadi lebih besar. Proton ini akan ada di bagian atas bangunan, pohon dan benda lainnya. Peningkatan jumlah muatan positif - yang dikenal sebagai streamer - akan tarik-menarik dengan elektron di udara dan bertemu pada jarak kurang lebih sekitar 50m sehingga jalur konduksi terjadi, sehingga awan cepat naik ke atas dengan kecepatan setinggi 80.000 km per detik. Sebanyak satu miliar triliun (10 pangkat 21) elektron dapat melintasi jalan ini dalam waktu kurang dari satu milidetik. Aliran besar dan cepat antara awan dan bumi memanaskan udara di sekitarnya, menyebabkan udara memuai. Pemuaian udara menciptakan gelombang kejut (Shockwave) yang kita amati sebagai guntur.

Penangkal Petir Ben Franklin
PENYEBAB DAN PROSES TERJADINYA PETIRGedung-gedung tinggi, rumah-rumah pertanian dan bangunan lainnya rentan terhadap sambaran petir sering dilengkapi dengan penangkal petir.

Konsep penangkal petir pada awalnya dikembangkan oleh Ben Franklin. Franklin mengusulkan bahwa penangkal petir harus terdiri dari tiang logam runcing yang memanjang ke atas di atas bangunan yang dimaksudkan untuk melindungi.

Teori Ben Franklin tentang Penangkal Petir
Teori disipasi petir
Menurut teori, penggunaan penangkal petir pada bangunan melindungi bangunan dengan mencegah sambaran petir. Ide ini didasarkan pada prinsip bahwa kekuatan medan listrik yang besar di sekitar benda runcing . Medan listrik di sekitar benda runcing berfungsi untuk mengionisasi udara di sekitarnya, sehingga meningkatkan kemampuan konduktif nya. Teori disipatif menyatakan bahwa sebagai pendekatan awan, ada jalur konduktif yang dibentuk antara awan bermuatan statis dan penangkal petir. Menurut teori, muatan listrik statis secara bertahap berpindah sepanjang jalur ini ke tanah, sehingga mengurangi kemungkinan kerusakan mendadak.
Para pendukung teori disipasi petir berpendapat bahwa peran utama dari penangkal petir adalah untuk melepaskan awan lebih lebih lama, sehingga mencegah penumpukan muatan yang berlebihan yang merupakan karakteristik dari sambaran petir.

Teori pengalihan petir
Teori petir pengalihan menyatakan bahwa penangkal petir melindungi bangunan dengan menyediakan jalur konduktif dari muatan ke Bumi. Sebuah penangkal petir biasanya dipasang dengan kabel tembaga tebal untuk batang pertanahan yang ditanamkan ke bumi di bawah. Pelepasan tiba-tiba dari awan akan ditarik ke arah penangkal petir lebih banyak tetapi aman diarahkan ke bumi, sehingga mencegah kerusakan dari yang terjadi pada bangunan. Penangkal petir dan kabel dan tanah yang menempel tiang menyediakan jalur dengan hambatan (resistansi) rendah dari daerah atas bangunan ke tanah di bawah. Dengan mengalihkan muatan melalui sistem proteksi petir, bangunan terhindar dari kerusakan.

Peneliti petir sekarang umumnya yakin bahwa teori disipasi petir menyediakan model yang tidak akurat tentang bagaimana penangkal petir bekerja. Memang benar bahwa ujung penangkal petir mampu menjadi pengion udara sekitarnya dan membuatnya lebih konduktif. Namun, efek ini hanya untuk beberapa meter di atas ujung penangkal petir. Selanjutnya, studi lapangan terbaru menunjukkan bahwa ujung penangkal petir tidak perlu tajam seperti yang disarankan Ben Franklin, karena ujung tumpul justru lebih baik dan lebih reseptif terhadap sambaran petir. Yang penting diperhatikan adalah saat memasang penangkal petir pada bangunan sebagai penagkal petir, sangat penting bahwa batang dibuat lebih tinggi di atas bangunan dan dihubungkan oleh kawat resistansi rendah ke tanah.

CARA CEPAT PINTAR FISIKA , Silahkan baca artikel lainnya....

Terimakasih telah mempelajari:" TAHUKAH ANDA PENYEBAB DAN PROSES TERJADINYA PETIR " Silahkan Pelajari Artikel kami berikutnya.....