Mekanisme Petir

MEKANISME SAMBARAN PETIR

Medan listrik yang ditimbulkan oleh awan bermuatan gambar 2.1 (a), akanmenyebabkan ionisasi udara disekitarnya. Proses ionisasi udara berkembang terus danmembentuk kanal yang sangat konduktip dengan didahului oleh alur pandu yangdiikuti cahaya dan disebut pelopor pelepasan. Alur pandu bergerak turun mendekati bumi sebagai pelopor kebawah seperti ditunjukan pada gambar 2.1 (b). Muatan akanmengalir melalui kanal dan akan mempercepat proses ionisasi pada ujung kanal ataualur pandu, sehingga kanal bertambah panjang. Proses pertambahan panjang kanalterjadi secara lompat-lompat sekitar 3 sampai dengan 50 m, dengan interval waktusekitar 10 sampai dengan 100μdet dan kecepatan sekitar 1 sampai dengan 80 m/μdet [Golde, 1977 ]. Arah lompatan setiap langkah berubah-ubah, tergantung prosesionisasi ujung kanal, sehingga secara keseluruhan akan terbentuk kanal yang berliku-liku.

Gambar 2.1. Proses sambaran petir

Pada saat alur pandu mencapai titik yang dekat dengan permukaan bumi, maka medanlistrik pada celah antara alur pandu dan permukaan bumi mencapai harga yang dapat terbentuknya kanal bermuatan dari bumi menuju awan , gambar 2.1 (c). Kedua kanaltersebut akan saling bertemu (gambar 2.1 (d)), yang selanjutnya terjadi sambaran balik pertama, seperti ditunjukan pada gambar 2.1 (e).Pada saat terjadinya sambaran balik dari bumi ke awan akan mengalir arus yangsangat besar dengan kecepatan pada umumnya 20 sampai dengan 110 m/µdet [Golde,1977 ]. Muatan tersebut untuk menetralisir muatan pada pusat muatan awan, sehingga potensial muatan awan tersebut turun dengan cepat. Akibatnya terjadi perbedaan potensial antara pusat muatan pertama yang sudah dinetralisir dengan pusat muatankedua pada awan yang sama. Perbedaan potensial ini mengakibatkan berlanjutnyagerakan sambaran petir memasuki awan dan terjadilah loncatan antara kedua pusatmuatan tersebut, dengan demikian terbentuklah sebuah jalur dari pusat muatan keduadi awan ke bumi. Pelepasan muatan dari pusat muatan kedua ke bumi dimulai dengan pelopor pelepasan yang bergerak melalui jalur yang dilalui sambaran balik sebelumnya. Pelopor pelepasan pada sambaran kedua tidak meloncat-loncat, tidak ada percabangan dan kecepatannya tinggi sekitar 2 m/μdet. Interval waktu antarasambaran balik sebelumnya dengan pelopor panah berikutnya sekitar 40μdet. Setelah pelopor pelepasan mencapai bumi akan terjadi sambaran balik dari bumi ke awanseperti sambaran balik sebelumnya.Muatan dari pusat muatan kedua akan tersalurkan atau dinetralisir oleh sambaran balik. Kemudian timbul proses yang sama pada muatan ketiga seperti proses padamuatan kedua, sehingga terjadilah sambaran beruntun. Hasil pemotretan dengankamera biasa dan kamera putaran cepat (kamera Boys) pada proses sambaran petir ditunjukan pada gambar 2.2 .[Uman,1969]

 Gambar 2.2. Potret proses sambaran petir

ARUS PETIR

 Arus petir merupakan pelepasan muatan awan yang dialirkan ke bumi dengan bentuk gelombang yang naik dengan cepat sekali kemudian disusul dengan penurunan yanglebih lambat menuju nol. Bentuk umum dari besar gelombang arus petir dinyatakandalam bentuk persamaan hiperbolik sebagai berikut :

dengan  :A = Konstante penentu harga puncak

  α= konstanta penentu muka gelombang

  β= konstanta penentu ekor gelombangBesar arus petir sambaran langsung yang terukur diatas tower 500 kV di Jakartaminimum 0,2 kA polaritas negatif dan maksimum 102 kA, sedangkan polaritas positif minimum 1 kA dan maksimum 61 kA. Probabilitas arus sambaran petir dapat dilihat pada gambar 2.4 [Soetjipto S. et al., 1993], di San Salvatore minimum 2 kA danmaks. 80 kA negatif; maksimum 250 kA positif [Golde, R.H., 1977].

Gambar 2.4 Kemungkinan sambaran arus petir dengan magnetic link