Petir merupakan sebuah fenomena fisika

Sesuai dengan informasi yang disampaikan BMG (Badan Metereologi dan Geofisika) bahwa pada musim penghujan, hampir seluruh daerah di Indonesia berpotensi timbulnya adanya petir. Bahkan korban meninggal dunia akibat petir telah diberitakan di sana sini. Bagaimana supaya terhindar dari ancaman petir ?

Ada beberapa tips untuk menghindari sambaran petir ?
1. memahami sebenarnya apakah petir itu ?
2. bagaimana mengamankan gedung dari petir ?
3. Apa yang harus di lakukan jika terjadi hujan petir ?

A. Apakah petir itu ?

Petir terjadi menjelang atau saat hujan. Petir adalah fenomena alam yang orang juga menyebutnya sebagai guntur, halilintar, "geledek". Petir bukanlah malaikat yang sedang memotret makhluk di bumi, bukan pula cambuk malaikat yang sedang mencari setan yang gentayangan. Terjadinya Petir dapat dijelaskan sebagai berikut:
Sebuah awan, sebut saja awan A mula-mula netral, kemudian menjadi bermuatan akibat partikel-partikel di dalamnya bergesekan. Awan lain, sebut saja awan B yang juga netral , kemudian menjadi bermuatan akibat partikel-partikel di dalamnya bergesekan. muatan yang dimiliki awan A berbeda dengan muatan yang dimiliki awan B, misalnya muatan awan A lebih rendah dari mauatan awan B. Ketika awan A dan awan B berpapasan, terjadilah loncatan muatan dari awan B ke awan A, karena ada perbedaan muatan. loncatan muatan ini disertai dengan adanya bunga api yang kita sebut sebagai petir.

Bagaimana bangunan, pepohonan, atau orang bisa tersambar petir ? Biasanya bangunan yang tertinggi, pohon yang paling tinggi dimana ada awan bermuatan di atasnya berpotensial untuk tersambar petir. Termasuk orang yang saat terjadi petir berada di tempat atau lapangan terbuka. Petir termasuk pelepasan muatan alami yang dramatik.

Sebuah gedung dapat tersambar petir. Peristiwanya dapat dijelaskan sebagaiberikut: Mula-mula awan netral menjadi bermuatan akibat partikel-partikel di dalamnya bergesekan. Muatan-muatan negatif yang terkumpul di bagian dasar awan menginduksi puncak bangunan tinggi sehingga muatan positif berkumpul pada bagian ini. Muatan-muatan negatif dari awan petir ditarik dengan kuat oleh muatan-muatan positif puncak bangunan. Sebagai akibatnya, muatan-muatan negatif dari awan petir melompat ke bangunan untuk sampai ke tanah. Kita katakan bangunan tersambar petir.

B. Bagaimana mengamankan bangunan dari sambaran petir ?

Untuk menanggulangi bahaya tersambar petir, sebuah bangunan mesti di pasang penangkal petir. Penangkal petir terbuat dari bahan konduktor yang dibuat rungcing bagian ujungnya dan dipasang lebih tinggi dari bangunan, kemudian dipasang konduktor untuk merambatkan muatan dari petir ke tanah (groundsted).

Mengapa konduktor harus dibuat runcing? Hal ini disebabkan bahwa penangkal petir dianggap konduktor berongga, dan keadaan muatan tidak tersebar merata pada permukaan luar konduktor berongga. Berdasarkan eksperimen diketahui bahwa pada konduktor berongga, muatan hanya tersebar pada permukaan luarnya. Pada permukaan dalam konduktor tidak terdapat muatan listrik. Hasil uji menyatakan bahwa muatan paling rapat terdapat pada bagian permukaan luar konduktor yang paling runcing.

Pelepasan muatan adalah melompatnya muatan-muatan listrik (elektron) dari suatu benda ke benda lain, termasuk dari awan ke bangunan. Sambaran petir dapat menyebahkan kebakaran bangunan. Untuk melindunginya, pada puncak bangunan dipasang penangkal petir, peralatan yang pertama kali dibuat oleh Benyamin Franklin. Penangkal petir yang merupakan bola konduktor berongga yang bagian runcing ada pada posisi paling atas paling banyak menginduksi muatan sehingga jika awan yang bermuatan melewati di dekat penangkal petir, penangkal petir akan menginduksi muatan ke bagian yang runcing terlebih dahulu dan disalurkan melalui konduktor ke tanah, sehingga bangunan aman dari sambaran petir.

Dua keuntungan jika sebuah bangunan tinggi dipasang penangkal petir, yaitu:
1. Mengurangi kesempatan puncak gedung tersambar petir
2. Jika petir tetap menyambar, disediakan jalur untuk aliran elektron-elektron sampai ke tanah

tanpa merusak gedung.

C. Apa yang dilakukan jika terjadi hujan disertai petir?

Sewaktu terjadi hujan yang disertai petir, ada beberapa tips yang dapat mengantisipasi ang terjadinya sambaran petir, yaitu:

1. Jangan berada di tempat terbuka seperti lapangan, sawah, yang tidak ada pepohonan yang tinggi disekitarnya saat terjadi hujan petir.
2. Berlindunglah di tempat yang aman, masuk ke dalam rumah, masuk ke dalam mobil, atau masuk ke perkampungan dimana terdapat pepohonan yang lebih tinggi dari kita.
3. Pasanglah anti petir untuk bangunan rumah anda.
4. Sebaiknya menghentikan aktivitas lapangan saat terjadi hujan petir.
5. Matikan peralatan elektronika seperti TV, Radio, dan lain-lain saat terjadi hujan petir.

Elektroskop

Elektroskop adalah alat yang dapat dipergunakan untuk mendeteksi apakah sebuah benda bermuatan listrik atau tidak, dan mendeteksi jenis muatan listrik benda. Dalam keadaan netral, daun elektroskop menguncup. Ketika bagian kepala elektroskop disentuh benda bermuatan positif, sejumlah muatan positif pada kepala ditolak dan bergerak menuju kedua daun elektroskop. Akibatnya, kedua daun elektroskop bermuatan positif (sejenis), sehingga daun elektroskop membuka karena saling tolak-menolak. Dalam keadaan bermuatan positif ini, elektroskop dapat dipergunakan untuk mendeteksi jenis muatan sebuah benda.

Sekarang, sebuah benda X yang belum diketahui jenis muatannya didekatkan ke kepala elektroskop yang bermuatan positif tersebut, dan jika ternyata menyebabkan daun elektroskop semakin membuka, dapat disimpulkan benda X bermuatan positif. Akan tetapi, jika benda X yang didekatkan ke kepala elektroskop menyebabkan daun elektroskop menguncup, berarti benda X ini bermuatan negatif.

Energi listrik

Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan, dan energi tidak dapat dimusnahkan, tetapi energi dapat berubah dari satu bentuk energi ke bentuk energi lain.



Berikut adalah contoh perubahan energi listrik:













Besarnya energi listrik dirumuskan:

w = P t
w = V I t
w = I R I t


W = energi listrik (J)
R = hambatan (ohm)
V = tegangan (V)
t = waktu (s)
I = kuat arus (A)

Satuan Energi listrik dalam SI adalah Joule (J)
Satuan energi yang lainnya adalah: Erg, Kalori, Ws, Wh, kWh.
1 kalori = 4,2 J
1 Jolule = 1 Ws
1 kWh = 1000 Wh = 3.600.000 Ws = 3.600.000 Joule

Contoh Soal:
Sebuah televisi dihubungkan dengan sumber tegangan 200V, dan kuat arus listrik 0,5A selama 30 menit. Berapakah energi listrik yang dipergunakan televisi tersebut ?

Pembahasan:
Diketahui:
V = 200 V
I = 0,5 A
T = 30 menit = 30 . 60 = 1800 s
Ditanya: W = ... ?

Jawab :
W = V. I . t
= 200 V. 0,5 A. 1800 s
= 180.000 J = 180 kJ

Soal Latihan:
Sebuah ketel listrik dihubungkan ke sumber tegangan 12 V. Jika elemen pemanas memiliki hambatan dalam 12 ohm, Tentukan energi kalor yang dihasilkan selama 10 menit!