DETEKTIF FISIKA: Mengapa Hubungan Arus Pendek Listrik Dapat Menyebabkan Kebakaran?

Sunday, May 3, 2015

Mengapa Hubungan Arus Pendek Listrik Dapat Menyebabkan Kebakaran?

Di TV, beberapa kali diberitakan tentang terjadinya kebakaran di kawasan perumahan, pasar, atau perkantoran. Dari laporan reporter beritanya, sangat sering disebutkan bahwa penyebab kebakaran tersebut adalah terjadinya hubungan arus pendek listrik. Apa yang dimaksud dengan HUBUNGAN ARUS PENDEK LISTRIK? Dan mengapa ia dapat menyebabkan kebakaran?

Rumah terbakar: Seringkali disebabkan oleh hubungan arus pendek listrik

Untuk memahami fenomena ini, perlu dipahami terlebih dahulu prinsip dasar sirkuit (rangkaian) listrik. Perhatikan gambar sirkuit listrik berikut ini.

Diagram sirkuit (rangkaian) listrik dasar

Secara garis besar, sirkuit listrik terdiri dari power supply, kabel, dan hambatan. Mari kita bahas satu per satu.

POWER SUPPLY. Seperti namanya, power supply bertugas menyuplai tenaga kepada sirkuit agar listrik dapat mengalir. Dalam eksperimen fisika sederhana, power supply-nya biasanya berupa baterai. Untuk keperluan listrik di rumah kita, power supply-nya berasal dari PLN (Perusahaan Listrik Negara).

Rangkaian listrik sederhana untuk eksperimen, menggunakan power supply baterai

Instalasi listrik rumah, menggunakan power supply dari PLN

KABEL. Fungsi kabel adalah sebagai jalur aliran listrik. Bahan untuk kabel haruslah bersifat konduktif (mampu mengalirkan listrik). Jenis bahan yang banyak dipakai untuk kabel adalah tembaga dan kuningan. Kuningan sendiri merupakan campuran antara tembaga dan seng, karena jika menggunakan tembaga murni, harganya cukup mahal, sedangkan harga seng lebih murah, makanya dicampur.

HAMBATAN. Seperti namanya, fungsi hambatan adalah MENGHAMBAT arus listrik. Dalam bahasa inggris, komponen hambatan ini disebut RESISTOR. Berikut ini adalah penampakan resistor.

Resistor (hambatan listrik)

Sebetulnya, hambatan listrik tidak hanya berupa resistor seperti pada gambar di atas. Pada kenyataannya, semua benda adalah resistor, karena semuanya bersifat menghambat arus listrik, hanya saja, tingkat hambatannya berbeda-beda. Konduktor terbaik pun bersifat menghambat listrik, hanya saja nilai hambatannya kecil sekali. Konduktor terbaik di dunia adalah karbon grafin, sedangkan logam konduktor terbaik adalah perak, dan bukannya emas seperti yang disalahpahami oleh sebagian orang. Demikian pula, perkakas elektronik juga merupakan hambatan listrik. Televisi, kulkas, setrika, dan kipas angin, semuanya merupakan resistor.

Dalam setiap rangkaian listrik, HARUS ada hambatannya. Mungkin Anda bertanya-tanya mengapa arus listrik harus dihambat? Begini. Ketika listrik mengalir dalam suatu konduktor, ada sebagian energinya yang terkonversi menjadi panas. Semakin besar energi listrik yang mengalir, semakin banyak panas yang dihasilkan. Jika arus listrik tidak dihambat, maka listrik tersebut mengalir dalam arus yang tak terhingga besarnya sehingga PANAS YANG TERBENTUK akan bersifat destruktif, setidak-tidaknya kabel terbakar.

Untuk penyederhanaan penjelasan, kita anggap saja secara umum arus listrik mengalir dari kutub positif ke negatif (meskipun hal ini hanya tepat pada kasus arus searah (DC) dan tidak tepat pada kasus arus listrik bolak-balik(AC)). Jadi, Antara kutub positif dan negatif, di tengah-tengahnya ada hambatan/resistor, dan semuanya terhubung dengan kabel.

Pada umumnya kabel dibungkus dengan lapisan karet. Lapisan tersebut berfungsi untuk melindungi manusia yang bersentuhan dengan kabel supaya tidak kesetrum, dan juga untuk mencegah serabut tembaga di dalamnya keluar.

Serabut tembaga di dalam kabel

Untuk kabel-kabel yang sangat murah, lapisan karet ini tidak dibuat dengan cukup baik sehingga mudah rusak dan akibatnya terdapat sebagian serabut tembaga yang mencuat keluar.

Dalam instalasi listrik rumah, tak jarang kabel-kabel ditumpuk jadi satu. Nah, ketika dalam tumpukan itu ada beberapa kabel yang rusak karet pelindungnya (mungkin karena digigit tikus, termakan usia, dll), maka serabut tembaganya dapat mencuat keluar dan menyentuh serabut tembaga dari kabel yang lain. Jika serabut-serabut tembaga yang bersentuhan itu berasal dari kabel positif dan kabel negatif, maka arus listrik pun akan langsung mengalir melalui serabut yang tipis itu tanpa melalui hambatan/resistor. Kenapa arusnya tidak lewat hambatan/resistor? Ya namanya juga arus. Sama seperti arus air di sungai yang bercabang. Di satu cabang bebas hambatan, sedangkan di cabang lain banyak bebatuan besar-besar, maka arus air akan lebih banyak lewat di cabang yang tanpa hambatan.

Lanjut. Karena serabutnya tipis, sedangkan arus listrik yang mengalir sangat besar (karena tidak terdapat hambatan di antara keduanya), maka panas yang luar biasa akan terjadi dalam serabut itupun terbakar. Apinya kemudian menjalar ke lapisan karet kabel-kabel, lantas menjalar ke bagian rumah yang lainnya. Terjadilah kebakaran.

Berikut ini adalah ilustrasi sederhana hubungan arus pendek.