Page 105 - Fisika Dasar 2 - Mikrajuddin Abdullah 2017

Ban 1 Elektrostatika

Jika terbentuk muatan di sekitar ujung penangkal petir maka muatan
tersebut akan dialirkankan ke tanah oleh kabel penangkal petir sehingga

udara di sekitar penangkal petir selalu netral. Dengan demikian, tidak akan
terjadi penumpukan muatan di sekitar penangkal petir yang berimplikasi
tidak akan terjadi petir di sekitar lokasi tersebut. Bagaimana proses

detailnya?
Ketika terjadi penumpukan muatan di sekitar penangkal petir,
misalnya muatan positif, maka electron dari tanah ditarik melalui kabel
penangkal petir dan menumpuk di ujung penangkal petir. Ujung penangkal
petir menjadi bermuatan negative. Akibatnya terjadi tarikan antara electron

pada ujung penangkal petir dengan muatan positif di udara sekitarnya
sehingga terjadi netralisasi. Netralisasi tersebut berupa penyatuan dua jenis
muatan tersebut. Pada proses penyatuan tersebut sering diamati kitalan di

ujung penagkal petir, seperti diilustrasikan pada Gambar 1.59.
Penarikan muatan dari udara oleh muatan di penangkal petir akan
sangat efektif jika gaya yang dihasilkan sangat besar. Kita ketahuin bahwa
gaya tarik listrik memenuhi F = QE, atau gaya sebanding dengan buat
medan listrik. Dengan demikian, untuk memperbesar tarikan muatan listrik

maka kita dapat melakukannya dengan memperbesar medan listrik yang
dihasilkan di sekitar ujung penangkal petir. Penangkal petir terbuat dari
bahan logam dan sifat medan listrik dalam kondisi statis adalah selalu tegak

lurus permukaan logam. Dengan sifat ini maka kita dengan mudah
menunjukkan bahwa ujung logam yang runcing menghasilkan garis gaya
listrik yang sangat rapat (karena tuntutan garis gaya tegak lurus
permukaan). Kerapatan garis gaya berbanding lurus dengan kuat medan
listrik. Dengan demikian, ujung logam yang runcing menghasilkan medan

listrik yang sangat besar.
Sebagai contoh, ujung logam yang berbentuk kerucut seperti
diilustrasikan pada Gambar 1.60 menghasilkan medan listrik yang

memenuhi

  r    
E   ln    cos1  (1.61)
 0  R   2 
dengan

R adalah diameter dasar kerucut
r adalah diameter bagian kerucut tempat medan diamatati
 adaah sudut ujung kerucut

Tampak di sini bahwa di sekitar ujung penagkal petir r  0 sehingga ln(r/R)

93