Simak Kunci Jawaban Buku Fisika Kelas 12 SMA/MA Kurikulum Merdeka, Bab 1: Pengayaan Halaman 22

TRIBUNWOW.COM - Berikut Kunci Jawaban Fisika Kelas 12 SMA/MA Kurikulum Merdeka, Bab 1: Listrik Statis, Pengayaan, Halaman 22.

Pengayaan

Petir merupakan fenomena  listrik statis yang paling sering dilihat.

Energi listrik yang dihasilkan dari peristiwa terjadinya petir sangat besar. 

Oleh karena itu, banyak penelitian yang mencoba menyelidiki potensi petir sebagai sumber energi listrik.

Petir juga memiliki potensi bahaya, yaitu dapat menyambar benda-benda terdekatnya. 

Oleh karena itu, gedung - gedung tinggi banyak yang dilengkapi dengan penangkal petir.

Coba eksplorasi bagaimana cara terjadinya petir dan analisis prinsip kerja penangkal petir!

Jawaban

Proses Terjadinya Petir

Petir merupakan fenomena listrik statis yang terjadi di atmosfer, terutama dalam awan cumulonimbus yang besar.

Proses terjadinya petir melibatkan beberapa tahap:

A. Pemisahan Muatan Listrik:

Di dalam awan cumulonimbus, udara yang bergerak naik dan turun menyebabkan pemisahan muatan listrik.

Partikel-partikel es dan air yang bergerak dalam awan saling bertumbukan, mengakibatkan pemisahan muatan positif dan negatif.

Muatan negatif cenderung terkumpul di bagian bawah awan, sedangkan muatan positif terkumpul di bagian atas.

Muatan positif juga mengumpul di permukaan bumi, terutama pada benda-benda tinggi seperti pohon atau gedung.

B. Terbentuknya Potensial Listrik yang Tinggi

Akibat perbedaan muatan ini, terjadilah pembentukan medan listrik yang sangat kuat antara bagian bawah awan dan permukaan bumi atau antara dua bagian awan dengan muatan yang berbeda.

Ketika beda potensial ini cukup besar, maka udara yang umumnya bersifat isolator akan terobek, dan terjadi pelepasan muatan dalam bentuk kilatan cahaya yang kita sebut petir.

C. Pelepasan Muatan Listrik

Ketika perbedaan potensial sudah sangat tinggi dan tidak dapat ditahan lagi oleh udara, terbentuklah saluran konduktor berupa plasma (gas terionisasi) yang memungkinkan muatan untuk mengalir.

Petir kemudian menyambar dan mengalirkan muatan dalam bentuk arus listrik yang sangat besar, yang dapat menyebabkan kilatan cahaya terang dan suara ledakan (guntur).

Analisis Prinsip Kerja Penangkal Petir

Penangkal petir adalah alat yang dirancang untuk mengalihkan atau mengalirkan energi listrik dari petir ke tanah dengan aman, untuk melindungi bangunan atau struktur dari bahaya sambaran petir.

Prinsip kerja penangkal petir dapat dijelaskan sebagai berikut:

A. Penerimaan Muatan Listrik:

Penangkal petir biasanya terdiri dari konduktor logam yang dipasang di bagian atas bangunan, dengan ujung yang tajam atau berbentuk bola untuk meningkatkan kemungkinan penangkapan muatan listrik dari awan petir.

Ketika ada potensi petir mendekat, ujung tajam penangkal petir akan mengumpulkan muatan negatif dari awan petir yang memiliki muatan berlawanan (positif) dan membentuk jalur konduktor yang terhubung ke tanah.

B. Mengalihkan Muatan ke Tanah

Penangkal petir bekerja dengan prinsip bahwa logam adalah konduktor listrik yang baik.

Ketika petir menyambar, muatan listrik akan mengalir melalui sistem penangkal petir (biasanya berupa kabel tembaga atau baja tahan karat) ke ground atau sistem pembumian yang terhubung ke tanah.

Kabel ini memastikan bahwa muatan listrik dari petir dibawa langsung ke tanah tanpa menyentuh bagian bangunan atau peralatan lain yang dapat rusak.

C. Pembumian 

Setelah muatan listrik mengalir melalui kabel penangkal petir, energi listrik petir akan dibuang ke tanah.

Pembumian yang baik memastikan bahwa muatan listrik dapat mengalir dengan cepat dan aman ke dalam bumi tanpa menyebabkan kerusakan pada struktur bangunan atau perangkat yang ada.

D. Pencegahan Kerusakan

Dengan mengalihkan arus petir langsung ke tanah, penangkal petir mengurangi risiko terjadinya kebakaran, kerusakan listrik, atau bahaya lainnya akibat sambaran petir yang langsung mengenai bangunan.

Tanpa penangkal petir, sambaran petir dapat merusak bangunan atau menyebabkan kebakaran, karena panas yang ditimbulkan oleh arus listrik sangat besar.

Analisis Efektivitas Penangkal Petir

Penangkal petir efektif jika sistem pembumian terpasang dengan baik dan bebas dari gangguan. Beberapa faktor yang memengaruhi keefektifan penangkal petir antara lain:

a. Kualitas dan Ukuran Kabel

Kabel yang digunakan untuk menghantarkan muatan ke tanah harus cukup besar untuk menampung arus listrik yang sangat besar.

Kabel tembaga atau baja tahan karat sering digunakan karena memiliki konduktivitas listrik yang baik.

b. Sistem Pembumian yang Baik

Tanah yang digunakan untuk pembumian harus memiliki resistansi yang rendah agar arus listrik dapat mengalir dengan lancar.

Jika tanah terlalu kering atau berbatu, pembumian bisa gagal, sehingga penangkal petir tidak akan efektif.

c. Desain Penangkal Petir

Penangkal petir perlu dipasang dengan benar, misalnya dengan posisi konduktor yang lebih tinggi dari bangunan dan dengan ujung yang tajam, untuk menarik muatan petir lebih mudah.

Desain ini juga harus meminimalkan kemungkinan sambaran petir yang tidak terkendali.

Dengan demikian, penangkal petir berfungsi untuk mengalihkan energi petir yang sangat besar ke tanah dengan cara yang aman, sehingga mengurangi kemungkinan kerusakan pada bangunan dan perangkat elektronik.

Disclaimer:

Artikel ini hanya ditujukan kepada orang tua untuk memandu proses belajar anak.

Sebelum melihat kunci jawaban, pastikan siswa mengerjakan soal secara mandiri terlebih dahulu.

(TribunWow.com/Peserta Magang dari Universitas Sebelas Maret/Ni Putu Marcilla)

Baca berita menarik lainnya di Google News.