Ruang lingkup IPA

Tugas IAD

Ruang Lingkup IPA (Revisi)

Nama            : Moredy Katuuk

Npm              : 18512218

Kelas             : 1PA02

Fakultas        : Psikologi

Jurusan         : Psikologi

Universitas Gunadarma

Sangkar petir Michael Faraday

Sangkar petir Michael Faraday Tahun 1836, Michael Faraday mendapati bahwa muatan di sebuah konduktor bemuatan hanya berada di bagian luar nya dan tidak memengaruhi apapun yang berada di dalam konduktor tersebut.

Untuk mendemonstrasikan fakta dari pikiranya ini, ia pun membuat sebuah percobaan ruangan yang dilapisi dengan lembaran tipis dari logam dan mengatur agar lucutan bervoltase tinggi dari sebuah generator/pembangkit elektrostatik menyambar apapun yang berada di luar ruangan. Dengan menggunakan sebuah electrometer, Faraday membuktikan tidak adanya muatan listrik di bagian dalamnya tembok ruangan itu. Dan ia pun menjadi peneliti yang meneliti tentang efek ini bersama para ahli lain.

Sangkar Faraday atau tameng Faraday adalah sebuah ruang tertutup yang terbuat dari bahan-bahan penghantar listrik. Ruangan itu mampu merintangi medan listrik statik eksternal. Medan listrik statik eksternal akan menyebabkan muatan listrik di dalam bahan yang konduktif untuk menyalurkan kembali diri mereka sendiri. Hal ini kemudian membatalkan efek medan listrik statik di bagian dalam sangkar. Efek ini bisa digunakan untuk melindungi peralatan elektronik dari sambaran petir dan lucutan atau pengosongan. Penangkal petir adalah rangkaian jalur yang difungsikan sebagai jalan bagi petir menuju ke permukaanbumi; tanpa merusak benda-benda yang dilewatinya.

Saat muatan listrik negatif di bagian bawah awan sudah tercukupi, maka muatan listrik positif di tanah akan segera tertarik. Muatan listrik kemudian segera merambat naik melalui kabel konduktor, menuju ke ujung batang penangkal petir. Ketika 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, dengan demikian sambaran petir tidak mengenai bangunan. Tetapi sambaran petir dapat merambat ke dalam bangunan melalui kawat jaringan listrik dan bahayanya dapat merusak alat-alat elektronik di 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 yang disebut penstabil arus listrik (Surge arrestor).

Sangkar Faraday atau tameng Faraday adalah sebuah ruang tertutup yang terbuat dari bahan-bahan penghantar listrik. Ruangan itu mampu merintangi medan listrik  statik eksternal.

Medan listrik statik eksternal akan menyebabkan muatan listrik di dalam bahan yang konduktif untuk menyalurkan kembali diri mereka sendiri. Hal ini kemudian membatalkan efek medan listrik statik di bagian dalam sangkar. Efek ini bisa digunakan untuk melindungi peralatan elektronik dari sambaran petir dan lucutan atau pengosongan.

Penangkal petir adalah rangkaian jalur yang difungsikan sebagai jalan bagi petir menuju ke permukaanbumi; tanpa merusak benda-benda yang dilewatinya.

Ada 3 bagian utama pada penangkal petir:

1.      Batang penangkal petir

2.      Kabel konduktor

3.      Tempat pembumian batang 

1. Penangkal petir berupa batang tembaga yang ujungnya runcing. Dibuat runcing karena muatan listrik mempunyai sifat mudah berkumpul dan lepas pada ujung logam yang runcing. Dengan demikian dapat memperlancar proses tarik menarik dengan muatan listrik yang ada di awan. Batang runcing ini dipasang pada bagian puncak suatu bangunan.  

2. Kabel konduktor terbuat dari jalinan kawat tembaga . Diameter jalinan kabel  konduktor sekitar 1 cm hingga 2 cm . Kabel konduktor berfungsi meneruskan aliran muatan listrik dari batang muatan listrik ke tanah. Kabel konduktor tersebut dipasang pada dinding di bagian luar banguna. 

3. Tempat pembumian (grounding) berfungsi mengalirkan muatan listrik dari kabel konduktor ke batang pembumian (ground rod) yang tertanam di tanah. Batang pembumian terbuat dari bahan tembaga berlapis baja , dengan diameter 1,5 cm dan panjang sekitar 1,8 - 3 m. 

 Penerapan Sangkar petir Faraday dalam dunia nyata 

- Scaner MRI biasanya di letakan pada Sangakar Faraday

- Agar para murid Di Inggris tidak bias menyontek dan takut menyontek maka para Guru menerapkan sangkar Faraday pada pesan Elektronik.

- Mobil dan pesawat yang menguanakan  sangkar Faraday

- Jaring jarring kuningan sangkar Faraday dapat hilang sinyal radio yang  mengunakan ini.

- Dapat melindungi peralatan elektronik yang sensitif

- Di aplikasikan ke dalam bentuk pakaian anti tengaangan listrik.

- Di saluran logam pada aliran internal pada elektronik.

Efektifitas Sangkar Faraday tergantung pada panjang Gelombang medan elektromagnetik yang ingin di halangi ,tingkat kualitas tergantung pada tipe maupun ketebalan logam yang akan di gunakan.

Contoh

Sangkar petir pada bangunan Penangkal Petir Faraday adalah rangkaian jalur elektris dari bagian atas bangunan menuju sisi bawah/ grounding dengan banyak jalur penurunan kabel penghantar petir. Sehingga menghasilkan selubung  jalur konduktor yang menyerupai sebuah sangkar yang melindungi bangunan dari semua sisi kemungkinan sambaran , tentu pemasangan kabel penghantar berada disisi luar bangunan dan diletakkan disisi sudut-sudut bangunan.

Untuk bangunan dengan struktur logam tinggi , pemanfaatan struktur logam bangunan sebagai penghantar bisa dilakukan , misalnya

- Rangka baja (H-Beam / I-WF)

- Pertulangan Beton

- Frame Alumunium

- Atap dan dinding zing

Struktur logam penyusun bangunan ini difungsikan ganda selain sebagai kekuatan bangunan juga berfungsi sebagai penyalur petir . Terasa sedikit aneh pemikiran ini bagi anda ! Sebagai gambarannya Kita umpamakan bila kita berada disebuah Goa dengan aktifitas penuh dengan seluruh kegiatan menggunakan perangkat elektronik sensitif .

Maka posisi kita akan aman dari seluruh fenomena alam Petir , sebab seluruh energi petir bisa di tahan oleh gundukan goa dan jangan lupa goa ini adalah bagian dari bumi ( tanah dan batu )

Dengan berbagai syarat dan ketentuan

a. Setiap bagian yg mengarah ke bagian bawah / tanah di sambung ke unit grouning .

b. Tidak menjadikan struktur bangunan sebagai penghantar Listrik ( Neutral atau Ground ).

1. Metoda Jala (Mesh Size Metode)

Metoda ini digunakan untuk keperluan perlindungan permukaan yang datar karena bisa melindungi sebuah permukaan bangunan. Daerah yang akan diproteksi adalah keseluruhan daerah yang ada didalam jala tersebut. Permukaan disamping pada struktur yang tingginya lebih dari radius bola bergulir, yang sesuai dengan tingkat proteksi yang dipilih harus dilengkapi sistem terminasi udara. Pada umumnya digunakan ketentuan bahwa ukuran jala (Mesh) adalah 5 sampai 20 meter. Penghantar terminasi udara harus dipasang khususnya pada tepi atap, garis bubungan atap atau pada menara di atap. Penghantar terminasi udara instalasi penangkal petir konvensional harus menggunakan lintasan sependek mungkin dan langsung menuju ke grounding system supaya induktansinya dapat sekecil mungkin. Tinggi setiap splitzer yang digunakan antara 2-3 meter.

Atap bangunan dengan lembaran logam yang dilapisi pelindung atau atap bangunan berupa lembaran logam dengan lapisan tipis isolasi untuk isolasi thermal harus diberi terminasi udara seperti jika atap tidak terbuat dari logam. Atap bangunan yang terbuat dari bahan yang mudah terbakar harus dilindungi dari pengaruh bahaya pemanasan yang disebabkan arus petir yang mengalir melalui penghantar terminasi udara. 

Usaha yang dapat dilakukan untuk mengurangi pemanasan tersebut diantaranya : 

- Mengurangi temperatur konduktor dengan cara memperbesar luas penampang konduktor

- Menambah jarak antara konduktor dengan konduktor lainnya yang dilindungi

- Menyelipkan lapisan pelindung panas antara konduktor dengan material atap yang                       mudah terbakar.

2. Metoda Sudut Proteksi (Protective Angle Metode)

Metode sudut proteksi tidak dugunakan untuk perlindungan struktur yang lebih tinggi dari radius bola bergulir, karena secara geometris akan ada bagian dari struktur yang tidak terlindungi terhadap ancaman bahaya sambaran petir.

3. Metoda Bola Bergulir (Rolling Sphere Metode)

Metoda bola bergulir sangat baik digunakan pada bangunan yang bentuknya rumit. Dengan metoda ini seolah-olah ada suatu bola dengan radius (R) yang bergulir diatas tanah, sekeliling struktur dan diatas struktur kesegala arah hingga bertemu dengan tanah atau struktur bangunan yang berhubungan dengan permukaan bumi yang mampu bekerja sebagai penghantar. Titik sentuh bola bergulir pada struktur adalah titik yang dapat di sambar petir dan pada titik tersebut harus diproteksi oleh konduktor terminasi udara.

4. Radius Proteksi Instalasi Penangkal Petir Konvensional

Radius proteksi instalasi penangkal petir konvensional berbeda dengan radius proteksi penangkal petir elektrostatis, hal ini di sebabkan karena instalasi penangkal petir konvensional bersifat pasif. Secara teori radius proteksi penangkal petir konvensional antara 2 Meter sampai 4 Meter atau 45 derajat dengan ketinggian splitzer 1 Meter. Maka dari itu jika luas struktur bangunan atau areal yang akan di lindungi sangat luas lebih praktis dan ekonomis dipasang penangkal petir elektrostatis. Terminal praktis elektrostatis dengan merk Flash fetron memiliki radius proteksi 157 Meter.