Gagal Paham: Penangkal Petir atau Penangkap Petir?

Petir, keindahan yang mematikan (Gambar dari republika.co.id)

Penangkal petir, bagi masyarakat umum adalah sepotong besi dan kabel yang dipasang di atap rumah atau gedung (yang katanya) untuk menangkal petir. Bagaimana cara kerja perangkat yang disebut penangkal petir ini? Untuk menjawabnya kita harus tahu lebih dulu bagaimana proses terjadinya petir.

petir2-57251246917a611605a7c455.jpg

Ilustrasi proses terjadinya petir (Gambar dari sistemlistrikaliranatas. blogspot.com)

Petir terjadi karena ada perbedaan potensial antara awan dan bumi atau dengan awan lainnya. Terjadinya muatan pada awan karena awan bergerak terus menerus secara teratur, dan selama pergerakannya awan 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 pelepasan/pembuangan muatan negatif (elektron) dari awan ke bumi atau sebaliknya untuk mencapai kesetimbangan. Pelepasan muatan negatif inilah yang menghasilkan petir. Pada proses pelepasan/pembuangan muatan negatif ini, media yang dilalui adalah udara. Pada saat elektron mampu menembus ambang batas isolasi udara inilah akan terjadi ledakan suara. Petir lebih sering terjadi pada musim hujan, karena pada keadaan tersebut udara mengandung kadar air yang lebih tinggi sehingga daya isolasinya turun dan arus listrik lebih mudah mengalir.

Penangkal Petir Konvensional

Penangkal petir konvensional adalah penangkal petir yang paling umum dikenal masyarakat karena banyak terpasang di rumah/gedung bertingkat.

Perangkat ini terdiri dari 3 bagian :

1. Batang Penangkal Petir atau Splitzen

Batang penangkal petir atau splitzen atau bahasa awamnya ‘tombak’ adalah batang yang sengaja ‘dikorbankan’ untuk menerima sambaran petir. Karena disiapkan untuk menerima sambaran petir, maka batang ini harus terbuat dari bahan yang kuat, anti karat dan bersifat sebagai konduktor (penghantar listrik) yang baik, seperti: tembaga atau stainless steel.

Ujung batang ini sengaja dibuat runcing karena muatan listrik mudah berkumpul dan lepas pada ujung logam yang runcing, sehingga akan memperlancar proses tarik menarik muatan listrik yang ada di awan.

petir3-572512786723bd8b131cc763.jpg

Aneka bentuk splitzen (gbr dr harga-penangkalpetir.blogspot.com)

2. Kabel Konduktor

Kabel ini berfungsi untuk mengalirkan atau meneruskan aliran listrik akibat petir dari ujung batang penangkal petir atau splitzen ke dalam tanah. Kabel ini terbuat dari tembaga sebagai penghantar listrik yang sangat baik.

petir4-572512a6177b619207d87582.jpg

Kabel konduktor (Gambar dari rajagrounding.com)

3. Tempat Pembumian atau Grounding

Grounding ini merupakan tempat pembuangan akhir dari petir yang diterima dari splitzen dan merambat melalui kabel konduktor. Grounding ini berupa batang dari tembaga dengan panjang antara 2 - 3 m yang ditanam ke dalam tanah.

petir5-572512b6d99373350ee1e1d4.jpg

Grounding Rod (Gambar dari nachi.org)

Cara Kerja

Pada saat muatan listrik negatif di bagian bawah awan sudah cukup banyak, maka muatan listrik positif di tanah (bumi) akan segera tertarik ke atas. Muatan listrik itu kemudian merambat naik melalui kabel konduktor menuju ke ujung batang penangkal petir (splitzen). Pada saat 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 sehingga sambaran petir tidak merusak bangunan/gedung. Tetapi sambaran petir masih dapat merambat ke dalam bangunan melalui kabel jaringan listrik dan dapat merusak alat-alat elektronik di dalam 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 penangkal petir internal yang disebut penstabil arus listrik (surge arrestor).

Sistem penangkal petir konvensional bisa dianggap bersifat pasif karena hanya ‘menunggu’ disambar petir baru kemudian menyalurkan energi yang diterimanya ke dalam tanah.

Kelebihan sistem konvensional :

• Harganya murah
• Instalasinya cepat dan mudah
• Cocok untuk perlindungan rumah tinggal

Kekurangan sistem konvensional :

• Pemakaian splitzen yang berlebihan dapat merusak estetika bangunan
• Tidak cocok untuk daerah dengan frekuensi petir yang cukup tinggi
• Karena instalasi kabel tunggal, maka dibutuhkan kualitas kabel konduktor yang bagus
• Tidak cocok untuk perlindungan kawasan yang luas, seperti : kawasan industri, perkebunan, stadion olah raga, dll

Penangkal Petir Elektrostatis

Secara umum bagian pada penangkal petir elektrostatis hampir sama dengan penangkal petir konvensional. Salah satu yang membedakan penangkal petir elektrostatis dengan konvensional adalah dengan dipasangnya Head Terminal. Head terminal ini dipasang di ujung splitzen.

petir-57251382d993731d0ee1e1d4.jpg

Salah satu model head terminal (Gambar dari spesialispetir.co.id)

Cara Kerja

Head terminal dialiri muatan listrik statis sehingga dapat menarik dan mengumpulkan ion-ion positif (+) dari tanah dalam jumlah besar. Selanjutnya, ibarat magnet, head terminal akan menarik ion-ion negatif (-) dari dalam awan, sebelum ion-ion tersebut berkumpul dan menghasilkan petir yang dahsyat.

Head terminal dipasang dengan ketinggian yang cukup tinggi sehingga seolah-olah head terminal ini berusaha ‘menjemput’ petir. Oleh karena itu penangkal petir elektrostatis dianggap bersifat lebih aktif daripada penangkal petir konvensional. Semakin tinggi head terminal dipasang akan semakin luas daerah yang dapat dilindungi. Seperti payung, semakin besar ukuran/radiusnya, semakin luas daerah yang bisa dilindungi. Oleh karena itu penangkal petir elektrostatis juga disebut dengan 'penangkal petir radius'.

petir6-5725132707b0bd910d6e5500.gif

Penangkal petir elektrostatis/radius (Gambar dari microwavejournal.com)

Kelebihan dan kekurangan penangkal petir elektrostatis kebalikan dengan penangkal petir konvensional.

Kelebihan :

• Cocok untuk daerah dengan frekuensi petir yang tinggi
• Cocok untuk perlindungan daerah yang luas, seperti : kawasan industri, perumahan, stadion oleh raga, dll

Kekurangan :

• Harganya relatif lebih mahal
• Instalasinya lebih rumit dan lama

Setelah mempelajari cara kerja perangkat ini, secara pribadi saya lebih senang menyebut perangkat ini dengan ‘penangkap petir’, bukan ‘penangkal petir’.

petir7-572513a66723bda9131cc765.jpg

Menara Eiffel bangunan yang paling 'empuk' jadi sasaran petir (Gambar dari telegraph.co.uk)

Sumber:
wikipedia.org
penangkalpetir.my.id
protech-indonesia