Bagaimana proses petir terjadi dengan melibatkan konsep listrik statis
Shabrina Zakaria Des 28, 2021 • 7 min read
Konsep Pelajaran SMP Kelas 9 Fisika IX
Artikel Fisika kelas IX ini akan membahas tentang listrik statis serta kaitannya dengan peristiwa terjadinya petir.
--
Siapa yang masih ingat adegan waktu Thor, Groot dan Rocket Raccoon mendarat di Wakanda? Kerenbanget ya! Apalagi kedatangan mereka dibuat lebih dramatis karena ada petir dari palu barunya Thor. Di filmsihkeren, tapi kamutau nggakkalau di dunia nyata petir adalah peristiwa alam yang sangat ditakuti oleh banyak orang. Selain karena kilatannya, petir juga memiliki suara yang dahsyat. Di sisi lain, petir juga sangat berbahaya karena jika seseorang tersambar petir, maka badannya akan terbakar.Aduh... Serem ya?!Nggakherankankalau ada banyak orang yang takut petir.
Ngomong-ngomong soal petir, yang sering kita lihat di dunia nyata asalnya bukan dari palu Thorya! Petir terjadi karena gesekan antar awan yang melahirkan elektron-elektron bebas. Elektron?Apaantuh? Jadi, petir adalah salah satu peristiwa yang berkaitan dengan listrik statis. Sebelum kamu pusing mikirin petir, apalagi mikirin Thor, sekarang kita belajar listrik statis sama-sama,yuk!
Listrik Statis
Pernahkah saat kecil anda memainkan sebuah penggaris dengan potongan kertas kecil? Kemudian menggosok-gosokan penggaris ke rambut dan mendekatkan penggaris tersebut ke kertas kecil tadi. Potongan kertas kecil tersebut akan terangkat menuju penggaris tadi. Fenomena ini merupakan contoh listrik statis.
Listrik statis merupakan kumpulan muatan listrik dalam jumlah tertentu yang tetap [statis], muatan listrik muncul karena adanya perpindahan elektron dari satu benda ke benda lain. [2]
Muatan Listrik
Carles Agustin Coulomb [1736-1806] merupakan sarjana fisika Prancis pertama yang menjelaskan tentang kelistrikan secara ilmiah. Percobaan dilakukan dengan menggantung dua bola ringan pada seutas benang sutra. [3]
Gambar 1. Percobaan Menggantung Dua Bola Ringan
Sumber : //blog.ub.ac.id/anggiablog/2013/10/17/listrik-statis/
Selanjutnya sebatang karet digosok dengan bulu, kemudian didekatkan pada dua bola ringan yang digantung. Hasilnya adalah kedua bola tersebut tolak menolak dan beberapa saat kemudian kembali ke kondisi semula. Kedua bola juga akan tolak menolak apabila sebuah gelas digosok dengan kain sutra dan kemudian didekatkan pada dua bola ringan tersebut.
Apabila karet yang telah digosok dengan bulu didekatkan pada salah satu bola, dan gelas yang telah digosok dengan kain sutra didekatakn pada bola yang lain, maka dua bola ringan tersebut akan tarik menarik.
Gejala ini merupakan contoh konsep muatan listrik. Muatan yang ditolak oleh gelas yang digosok kain sutra adalah muatan positif, sedangkan muatan yang ditolak oleh karet yang digosok dengan bulu adalah muatan negatif.
Dari percobaan yang telah dilakukan coulomb menyimpulkan bahwa terdapat dua jenis muatan, yaitu muatan positif dan muatan negatif. Selanjutnya Coulomb menyatakan bahwa gaya tarik menarik atau tolak menolak antara dua partikel bermuatan berbanding langsung dengan perkalian besar muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan yang selanjutnya disebut dengan Hukum Coulomb. [4]
Daftar isi
- 1 Distribusi dan frekuensi
- 2 Riset awal
- 3 Riset modern
- 4 Perlindungan terhadap Sambaran Petir
- 5 Lihat pula
- 6 Referensi
- 7 Pranala luar
Distribusi dan frekuensiSunting
Tempat di Bumi yang paling sering mengalami petir adalah sebuah lokasi dekat desa kecil bernama Kifuka di pegunungan sisi timur Republik Demokratik Kongo.[1] Tempat tersebut memiliki ketinggian sekitar 975m [3200ft]. Danau Maracaibo di Venezuela rata-rata memiliki aktivitas terkait petir selama 297 hari dalam satu tahun, sebagai efek dari Petir Catatumbo.[2]
Riset awalSunting
petir sambar Pentagon City di Arlington County, Virginia
Pada awal penyelidikan listrik melalui tabung Leyden dan peralatan lainnya, sejumlah orang [Dr. Wall, Gray, Abbé Nollet] mengusulkan spark skala kecil memiliki beberapa kemiripan dengan petir.
Benjamin Franklin, yang juga menemukan penangkal petir, berusaha mengetes teori ini dengan menggunakan sebuah tiang yang didirikan di Philadelphia. Selagi dia menunggu penyelesaian tiang tesebut, beberapa orang lainnya [Dalibard dan De Lors] melakukan di Marly di Prancis apa yang kemudian dikenal sebagai eksperimen Philadelphia yang Franklin usulkan di bukunya.
Franklin biasanya mendapatkan kredit untuk menjadi yang pertama mengusulkan eksperimen ini, karena dia tertarik dalam cuaca.
Proses terjadinya petir
Pada saat muatan listrik berkumpul di dalam awan dan posisi awan semakin tinggi, muatan awan akan terlibat dalam turbulensi udara. Hal ini menyebabkan muatan listrik awan bergerak secara cepat dan terus menerus.
Pergerakan ini akan membuat muatan positif dan muatan negatif memisahkan diri. Bagian atas awan akan mengumpulkan muatan positif, sedangkan muatan negatif akan terkumpul di bagian bawah awan.
Muatan negatif pada bagian bawah awan memiliki kecenderungan untuk berikatan dengan muatan positif yang ada di bumi. Jika muatan negatif pada dasar awan sudah cukup besar, aliran muatan negatif dari awan akan menuju ke bumi.
Ketika petir meyambar, akan terjadi pertukaran muatan negatif dari awan dengan muatan positif dari bumi. Saat pertemuan muatan negatif dan muatan positif inilah kita melihat pertir dan suara guruh.
Pembuangan muatan negatif ini bertujuan untuk mencapai keseimbangan muatan di dalam awan. Air yang ada di udara akan menurunkan daya isolasi udara, sehingga pada musim hujan arus listrik akan lebih mudah mengalir dan menyebabkan banyak petir.
Bagaimana Proses Terjadinya Petir?
Kamu sering merasa ngeri/takut nggak kalau lihat petir? Biasanya petir muncul saat hujan. Sebelum kita mendengar suara gemuruh di langit, kita sekilas melihat cahaya kilat menyambar permukaan bumi. Cahaya kilat yang disertai suara mahabesar terkadang membuat kita merinding ya guys! Bagaimana proses terjadinya petir itu? Mari kita kulik bersama!
Petir sering terjadi pada saat musim hujan. Walau kamu belum ngerti bagaimana proses terjadinya petir, pasti kamu pernah melihat sambaran petir kan? Pada saat musim hujan, keadaan udara mengandung kadar air yang lebih tinggi yang dapat membuat daya isolasinya turun sehingga arus/muatan listrik lebih mudah untuk mengalir. Petir terjadi ketika elektron di bawah awan tertarik oleh proton di daratan. Masih ingat nggak kamu perbedaan antara elektron dan proton? Elektron adalah partikel subatom yang bermuatan negatif sedangkan proton adalah partikel subatom yang bermuatan positif.
Petir menyambar. Sumber gambar: ucar.edu
Nah muatan listrik yang terakumulasi harus dalam jumlah yang cukup besar untuk mengisolasi udara. Ketika petir terjadi, aliran muatan negatif [elektron] mengalir menuju titik tertinggi dimana muatan positif [proton] telah berkerumun karena adanya tarikan petir tersebut. Koneksi antara elektron dan proton terjadi dengan begitu cepat sehingga menyebabkan sambaran petir.
Petir juga bisa terjadi diantara awan yang berbeda muatan loh! Awan yang bermuatan positif akan berkumpul dengan awan muatan positif lainnya karena adanya angin. Muatan positif di awan bisa berada di bagian atas atau bagian bawah awan. Begitu sebaliknya jika muatan positf posisinya berada di atas, maka muatan negatifberada di bagain bawah awan.
Ketika awan menyetarakan muatan listrik dengan tanah, muatan harus melewati berbagai lapisan udara. Udara bukanlah konduktor yang baik untuk listrik, sehingga sebagian energi hilang menjadi energi panas pada saat menjalar ke daratan.
Proses terjadinya petir. Sumber gambar: physicalgeography.net
Kamu sebaiknya menjauh dari wilayah yang sering menyambar petir guys! Karena petir itu memiliki suhu dan tegangan yang sangat tinggi serta dapat menyebabkan kematian. Sambaran petir ini dapat memanaskan udara di sepanjang jalurnya, karena adanya pemanasan di udara menyebabkan petir menyebar dengan pesat. Sebuah petir tunggal dapat menaikkan suhu udara di sekitarnya hingga 50.000o Fahrenheit loh! Atau setara dengan 27760 o Celcius!
Nah setelah petir menyambar, tak lama kemudian ada suara yang menyusul petir guys, namanya guntur. Suara gemuruh dari guntur tercipta ketika petir melewati udara menyebabkan udara menjadi panas dan dingin sehingga menghasilkan gelombang tekanan yang begitu besar. Semakin besar tekanan yang diberikan maka semakin besar juga suara guntur yang kita dengar guys!
Jadi, kamu perlu mengetahui bahwa petir dan guntur adalah dua hal yang berbeda ya!
Lalu kalau petir dan guntur itu fenomena yang berbeda, mana yang lebih dahulu muncul ya? Cahaya terlebih dahulu? Atau suara terlebih dahulu?
Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya, petir meyebabkan guntur. Jadi yang muncul terlebih dahulu adalah petir guys! Kenapa? Jawabannya adalah karena adanya perbedaan kecepatan cahaya dan suara. Kecepatan cahaya diperkirakan sebesar 190.000 mil/detik sedangkan kecepatan suara sebesar 1000 kaki/detik. Maka dari itu, setelah proses terjadinya petir, baru deh kita menutup kuping dengan tangan karena suara guntur yang besar! Walaupun secara teori ada kemungkinan kecil kita mendengar guntur terlebih dahulu sebelum petir terjadi.
Jadi, kesimpulan yang dapat diambil, proses terjadinya petir adalah: Petir terjadi karena adanya perbedaan potensial yang tinggi pada awan. Awan yang memiliki kelebihan elektron pada lapisan bawah permukaan awan akan di buang ke daratan untuk menyeimbangkan muatannya. Sedangkan di daratan terdapat proton, nah lalu pada proses pembuangan elektron itulah terjadinya petir guys! Semoga bermanfaat yaa!
Artikel: Bagainana Proses Terjadinya Petir?
Kontributor: Ahmad Zubair
Alumni Geografi UI
Mengapa Badai Petir Bisa Terjadi?
Faktanya, badai petir diciptakan oleh pemanasan yang intens di permukaan bumi.
Kondisi ini paling sering terjadi di daerah-daerah di dunia di mana cuacanya panas dan lembap.
Mengutip National Meteorological Library & Archive UK, area daratan lebih sering mengalami badai petir daripada area lautan.
Selain itu, badai petir juga lebih sering terjadi di daerah tropis daripada wilayah di garis lintang yang lebih tinggi.
Petir dan suara gemuruh biasanya datang beriringan.
Namun petir dan gemuruh ini bisa datang bersamaan bisa datang dalam waktu yang berbeda.
Pasalnya, terdapat perbedaan kecepatan cahaya dan kecepatan suara dari keduanya.
Kecepatan cahaya ini nyatanya jauh lebih cepat dibandingkan kecepatan suara.
Oleh karena itu, Moms akan melihat petir akan menyambar lebih dahulu baru setelahnya akan terdengar suara guntur.
Lantas, bagaimana sih proses terjadinya petir? Berikut ulasannya!
Baca Juga: 5+ Cara Menghilangkan Astraphobia, Ketakutan Terhadap Suara Petir
Listrik statis terjadi ketika terbentuknya petir saat hujan
Pada saat akan hujan, kumpulan awan membentuk awan besar yang mengandung air sehingga terjadi pergesekan antara awan satu dengan awan lainnya. Pergesekan ini mengakibatkan elektron bergerak bebas hingga membentuk gesekan muatan listrik yang turun dari awan ke dataran bumi untuk dinetralkan dan terjadilah petir.
ADVERTISEMENT
Gosokan kain sutra dengan kaca
Gosokan antara kain sutera dengan kaca akan terjadi reaksi tarik-menarik antara dua benda tersebut. Hal ini karena elektron dari batang kaca akan berpindah ke kain sutera sehingga batang kaca akan memiliki muatan positif, lalu batang kaca memiliki muatan negatif.
Gosokan batang plastik dengan kain wol
Kedua benda tersebut memiliki sebelumnya bermuatan netral, tetapi saat dua benda tersebut digesekkan maka akan terjadi perpindahan elektron dari kain woll ke penggaris plastik. Hal ini menyebabkan penggaris plastik memiliki muatan negatif dan kain woll memiliki muatan positif.
Tangan didekatkan dengan layar Televisi
Ketika tangan didekatkan ke layar TV yang baru saja dimatikan. Maka rambut halus yang ada di tangan akan berdiri, ini termasuk dalam listrik statis.
ADVERTISEMENT