Listrik

Listrik adalah salah satu bentuk energi. Banyak peristiwa-peristiwa listrik terjadi di seluruh alam ini, di antaranya adalah kilat/petir. Kilat/petir yaitu bunga api listrik tegangan tinggi yang terjadi di atmosfer bumi sebenarnya adalah pembebasan energi listrik. Kilat biasa terjadi ketika hujan badai disertai guntur dan kadang-kadang pada badai salju, badai debu, letusan gunung berapi, serta pada ledakan nuklir. 

Kilat yang terjadi ketika hujan badai berasal dari muatan listrik yang timbul dari aliran udara di dalam awan. Perbadaan penimbunan muatan listrik membangkitkan kilatan petir dalam awan, antara gumpalan awan yang satu dengan yang lain atau antara awan dengan bumi. Kilat biasanya terjadi pada ketinggian sekitar 10 km dan menimbulkan lima sampai sepuluh kilatan dalam satu menit, namun sebagian besar tidak terlihat karena terjadi di dalam awan.

Adakalanya kilat mencapai bumi dan dapat menimbulkan kebakaran, luka-luka atau menyebabkan maut kepada manusia. Salah satu sifat dari muatan listrik adalah saling tarik menarik antara muatan positif dan negatif. Sifat ini digunakan alat penangkal petir untuk menarik petir dan menyalurkannya ke tanah sebelum petir tersebut menyambar bangunan. Ada beberapa macam alat penangkal petir yang biasa digunakan, yaitu:

a. Franklin Rod

Alat ini berupa kerucut tembaga dengan daerah perlindungan berupa kerucut imajiner dengan sudut puncak 112O . Agar daerah perlindungan besar, Franklin rod dipasang pada pipa besi (dengan tinggi 1-3 meter). Makin jauh dari Franklin rod makin lemah perlindungan di dalam daerah perlindungan tersebut. Franklin rod dapat dilihat berupa tiang-tiang di bubungan atap bangunan.

b. Faraday Cage

Untuk mengatasi kelemahan Franklin Rod karena adanya daerah yang tidak terlindungi dan daerah perlindungan melemah bila jarak makin jauh dari Franklin Rod-nya maka dibuat system Faraday Cage. Faraday Cage mempunyai sistem dan sifat seperti Franklin Rod, tapi pemasangannya di seluruh permukaan atap dengan tinggi tiang yang lebih rendah.

c. Ionization Corona

Sistem ini bersifat menarik petir untuk menyambar ke kepalanya dengan cara memancarkan ion-ion ke udara. Kerapatan ion makin besar bila jarak ke kepalanya semakin dekat. Pemancaran ion dapat menggunakan generator listrik atau batere cadangan (generated ionization) atau secara alamiah (natural ionization). Area perlindungan sistem ini berupa bola dengan radius mencapai sekitar 120 meter dan radius ini akan mengecil sejalan dengan bertambahnya umur. Sistem ini dapat dikenali dari kepalanya yang dikelilingi 3 bilah pembangkit beda tegangan dan dipasang pada tiang tinggi.

d. Radioaktif

Meskipun merupakan sistem penarik petir terbaik, namun sudah dilarang penggunaannya karena radiasi yang dipancarkannya dapat mengganggu kesehatan manusia. Selain itu sistem ini akan berkurang radius pengamanannya bersama waktu sesuai dengan sifat radioaktif.

Petir yang ditarik kemudian disalurkan ke dalam tanah. Macam-macam konduktor yang dapat digunakan untuk mengalirkan energi petir ke tanah serta karakteristik utamanya adalah steel frame (rawan terhadap putus/gagal sambungan yang menyebabkan loncatan petir dan adanya arus induksi di sekeliling arus petir), bare copper (ada arus induksi di sekeliling arus petir), dan coaxial cable (arus induksi disekap di dalam cable)

Sedangkan untuk grounding terminal, dapat berupa batang tembaga, lempeng tembaga atau kerucut tembaga, semakin luas permukaan terminal dan semakin rendah tahanan tanah, maka semakin baik sistem pentanahannya.