Q 8. \_\_\_\_ são fundamentais para os condutores
(a) Elétrons livres
(b) Elétrons ligados
(c) Ambos, em diferentes proporções.
(d) Nenhuma das anteriores.

Passo 1

O enunciado pergunta qual das alternativas é fundamental para os condutores. As alternativas dadas são:
(a) Elétrons livres
(b) Elétrons ligados
(c) Ambos, em diferentes proporções.
(d) Nenhuma das anteriores.
Informação implícita: trata-se de condutores elétricos (materiais que permitem a passagem de corrente elétrica).

Passo 2

Vamos esclarecer o que é um condutor de forma simples e prática. Um condutor é um material que permite que cargas elétricas se movam facilmente quando se aplica um campo elétrico externo. Exemplos típicos: metais como cobre, prata, alumínio. O que devemos identificar é: qual espécie de elétron (livre ou ligado) é responsável pelo transporte de carga que chamamos de corrente elétrica.

Passo 3

Definição e papel dos elétrons livres. Em muitos metais os elétrons das camadas externas dos átomos ficam “delocalizados”: eles não ficam presos a um átomo específico e podem mover-se por todo o sólido formando um “mar” ou “gás” de elétrons. Esses são os elétrons livres. Quando aplicamos um campo elétrico \vec{E}, esses elétrons adquirem uma velocidade média de deriva \vec{v}_d e produzem uma densidade de corrente \vec{J}. A relação básica é
\vec{J} = n e \vec{v}_d,
onde n é a densidade (número por volume) de elétrons livres, e é a carga elementar (módulo) e \vec{v}_d é a velocidade de deriva média. Note que essa fórmula mostra diretamente que a corrente existe graças a elétrons livres (por causa de n).

Passo 4

Relação com a condutividade (modelo de Drude) — uma fórmula simples que ajuda a entender a importância dos elétrons livres. No modelo clássico de Drude, a condutividade elétrica \sigma do metal é dada por
\sigma = \frac{n e^{2} \tau}{m},
onde n é novamente a densidade de elétrons livres, e é a carga do elétron, \tau é o tempo médio entre colisões dos elétrons com íons (tempo de relaxação) e m é a massa efetiva do elétron. Essa expressão mostra que a capacidade do material de conduzir corrente depende diretamente de n, a quantidade de elétrons livres. Ou seja: quanto mais elétrons livres, maior a condutividade, tudo o mais constante.

Passo 5

O que são elétrons ligados e por que eles não são os responsáveis pela condução? Elétrons ligados são aqueles que permanecem próximos ao núcleo do seu átomo formando ligações e não se deslocam livremente pelo material. Eles podem responder localmente a um campo elétrico (polarização eletrônica), influenciando propriedades ópticas e dielétricas, mas não contribuem para uma corrente elétrica macroscópica porque não realizam um movimento de carga contínuo através do material.

Passo 6

Analisando as alternativas à luz das explicações:
  • (a) Elétrons livres: corresponde ao mecanismo físico que gera corrente em condutores (certo).
  • (b) Elétrons ligados: explicação mostra que não são responsáveis pela corrente macroscópica (errado).
  • (c) Ambos, em diferentes proporções: embora elétrons ligados influenciem outras propriedades (polarização, etc.), a condução elétrica em condutores metálicos ocorre por elétrons livres — então essa alternativa está incorreta para a pergunta direta sobre o que é “fundamental para os condutores” no sentido de condução.
  • (d) Nenhuma das anteriores: contradiz os fatos mostrados (errado).

Passo 7

Conclusão final: a corrente elétrica em condutores é fundamentalmente produzida por elétrons livres (elétrons delocalizados). Fica a dica prática: ao ver “condutor” pense em metais e em um mar de elétrons livres que respondem ao campo aplicando uma velocidade de deriva — isso resolve muitas questões de prova relacionadas.

Resposta

(a) Elétrons livres

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