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.
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.
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.
