Pentanahan (Grounding) dan Titik Referensi Potensial

Prev : Konduktor dalam Medan Listrik

Mari kita tinjau hubungan antara medan listrik dan potensial, yang dapat dituliskan secara matematis sebagai

wmwoi6 (2).png

Apapun hasil integralnya, tentunya dapat kita nyatakan sebagai

wmwoi6 (3).png

Pertanyaannya adalah, apabila kita tinjau dalam satu dimensi, bagaimana cara kita menentukan potensial pada jarak b? Secara matematis, tentu saja kita dapat dengan mudah menyusun kembali persamaan di atas menjadi

wmwoi6 (4).png

Dari persamaan ini, artinya jika kita dapat mengetahui potensial di titik a serta beda potensial antara titik a dan b, maka kita dapat mengetahui potensial di titik b. Namun, bagaimana jika kita tidak mengetahui potensial di titik a itu sendiri? Tentunya ini akan menjadi masalah, dan kita tidak akan dapat mengetahui potensial di titik b.

Jalan keluar dari masalah ini adalah dengan membuat potensial di titik a menjadi nol, sehingga

wmwoi6 (5).png

dan potensial di titik b pada dasarnya merupakan selisih antara potensial di titik b itu sendiri dengan potensial di titik a, sehingga kita hanya perlu mengukur Δφnya saja. Apa yang disampaikan kepada kita dari persamaan ini adalah bahwa potensial listrik merupakan besaran yang tidak dapat berdiri sendiri, dan membutuhkan suatu titik acuan yang disebut sebagai titik referensi. Ini sama halnya seperti menentukan ketinggian suatu gunung, katakanlah dalam hal ini Gunung Everest. Apabila kita katakan bahwa “ketinggian Gunung Everest adalah sekitar 8.848 m.”, maka pernyataan yang kita telah buat tadi belumlah memberikan informasi apa-apa, karena kita belum menyatakan titik referensi yang kita gunakan. Pernyataan yang lebih lengkap adalah “ketinggian Gunung Everest adalah sekitar 8.848 m di atas permukaan laut.”, dimana “di atas permukaan laut” ini adalah titik referensi yang kita gunakan, dengan menganggap permukaan laut berada dalam ketinggian nol. Apabila kita kaitkan dalam kasus potensial listrik, maka 8.848 m adalah nilai dari Δφ-nya. Tentu saja nilai Δφ-nya akan berubah jika kita gunakan Gunung Merapi sebagai titik referensi, dimana nilai Δφ akan bernilai sebesar 5.918 m (karena kita peroleh dari selisih antara ketinggian dari kedua gunung diukur dari permukaan air laut). Apabila kita rangkum, maka dapat kita katakan bahwa kita hanya memerlukan nilai selisihnya saja, bukan nilai dari masing-masing titik, dan itu adalah apa yang dilakukan oleh alat ukur beda potensial, yang dinamakan sebagai voltmeter.

Kembali ke kasus potensial listrik, maka kita harus menentukan potensial di titik a bernilai nol. Pertanyaannya adalah, dimanakah titik a tersebut? Apabila kita tinjau dari kasus muatan titik, maka titik a tentunya berada di tempat yang sangat jauh, dan bahkan bernilai mendekati tak hingga (ingat bahwa φ = kq/r, sehingga apabila kita masukkan r = ∞, kita akan peroleh φ = 0). Oleh karena itu, dalam menentukan potensial di suatu titik, kita akan pada umumnya menggunakan ungkapan

wmwoi6 (6).png

Secara teori kita sah-sah saja menggunakan nilai tak hingga sebagai titik referensi, namun dalam prakteknya tentu saja kita akan mendapat masalah. Apabila kita benar-benar ingin mengukur potensial listrik di titik b, itu berarti bahwa kita harus memiliki kabel pada voltmeter yang memiliki panjang yang sangat panjang, dan bahkan mendekati tak hingga agar kita dapat memperoleh hasil pengukuran potensial listrik dengan akurat, yang pada dasarnya hampir tidak mungkin kita peroleh. Dengan demikian, kita perlu titik referensi potensial listrik yang terjangkau dan praktis dalam pengukuran, dan para ilmuwan telah sepakat bahwa titik referensi potensial listrik adalah bumi atau tanah (ground). Alasannya adalah bahwa bumi memiliki muatan yang sangat banyak, dan dianggap dapat menampung muatan yang sangat banyak pula, sehingga perubahan potensial bumi akibat pertambahan muatan tidak akan merubah potensial bumi secara signifikan.

ground

Pentanahan (grounding) atau menancapkan suatu konduktor ke dalam tanah juga penting dalam sistem kelistrikan rumah, karena juga dapat digunakan sebagai penangkal petir. Tanpa ada sistem pentanahan, muatan yang tersambar akibat petir akan dapat tersimpan pada tempat yang seharusnya tidak dapat menampung muatan lain, sehingga akan menyebabkan kebakaran pada rumah-rumah. Ini dapat terjadi karena listrik akan mengalir dari potensial paling tinggi ke potensial paling rendah, sehingga dengan menancapkan konduktor ke tanah, maka kita juga akan pastikan bahwa potensial pada konduktor akan sama dengan potensial bumi, yaitu nol.

Next : Persamaan Poisson dan Laplace

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout /  Ubah )

Foto Google

You are commenting using your Google account. Logout /  Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout /  Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout /  Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: