Q 8.
são fundamentais para os condutores
(a) Elétrons livres
(b) Elétrons ligados
(c) Ambos, em diferentes proporções.
(d) Nenhuma das anteriores.
(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).
(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
, esses elétrons adquirem uma velocidade média de deriva
e produzem uma densidade de corrente
. A relação básica é
onde
é a densidade (número por volume) de elétrons livres,
é a carga elementar (módulo) e
é a velocidade de deriva média. Note que essa fórmula mostra diretamente que a corrente existe graças a elétrons livres (por causa de
).
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
do metal é dada por
onde
é novamente a densidade de elétrons livres,
é a carga do elétron,
é o tempo médio entre colisões dos elétrons com íons (tempo de relaxação) e
é a massa efetiva do elétron. Essa expressão mostra que a capacidade do material de conduzir corrente depende diretamente de
, 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