Un plasma est donc un gaz très ionisé, ou totalement ionisé. On peut dire aussi qu'un gaz ionisé est la réunion d'un gaz neutre, et d'un plasma.
Dans les plasmas naturels (du moins ceux que l'on connait), les ions sont des ions positifs, ce sont des atomes ou des molécules auxquels il manque un ou plusieurs électrons.
En effet, lorsque les particules chargées du plasma entrent en mouvement, il se peut que la répartition diffère entre les charges électriques positives et négatives. Ceci qui a pour effet de créer un champ électrique (équation de Poisson). Ce champ électrique va modifier à son tour le courant succeptible de circuler dans le plasma.
De même, un courant électrique dans un plasma va engendrer, comme tous les courants électriques, un champ magnétique. Ce champ magnétique va changer la façon dont les particules chargées se déplacent (force de Lorentz), donc il va changer la répartition des charges et du courant.
Autrement dir, un plasma ne s'apparente pas à une simple résistance électrique, mais plutôt à un circuit électrique extrèmement actif.
Pour décrire théoriquement le comportement d'un plasma il faut à la fois les outils qui permettent de décrire le comportement d'un fluide (équation de Boltzmann, ou équations de la dynamique des fluides -par exemple Navier-Stockes) et les outils qui décrivent les lois de l'électromagnétisme (équations de Maxwell).
Pour maintenir un gaz ionisé ou un plasma, il faut soit empêcher la recombinaison, soit produire de nouvelles paires d'ions et d'électrons.
On peut ioniser un atome ou une molécule par collision avec un électron. Il faut que l'électron soit suffisement rapide. Cela se produit dans l'ionosphère, dans les régions aurorales. C'est aussi comme cela que l'on crée les plasmas des tubes à néon, et plus généralement les plasmas des arcs électriques.
On peut ioniser un atome ou une molécule en lui envoyant un photon. Il faut que l'énergie du photon (c'est à dire sa fréquence) soit assez élevée. Par exemple, pour ioniser un atome d'hydrogène à partir de son état fondamental, il faut lui fournir 13,6 eV. Les photons de lumière visible ne transportent pas assez d'énergie (de 1,7 à 3,2 eV) pour ioniser (à eux seuls) un atome d'hydrogène. Les photons Ultra-Violets dont l'énergie dépasse 13,6 eV peuvent ioniser l'hydrogène atomique.
L'ionisation par des photons ultra-violets est la source principale d'ions et d'électrons dans l'ionosphère. C'est d'ailleurs pour cela que le taux d'ionisation de l'ionosphère est supérieur coté jour que coté nuit.
On peut ioniser un atome en lui envoyant un autre atome, ou bien un noyau atomique. Cela est assez rare dans l'environement de la Terre. C'est ce que font les rayons cosmiques. Le problème, c'est que les rayons cosmiques ont tant d'énergie (du GeV parfois), qu'ils ne se contentent pas d'ioniser les atomes, mais ils cassent également leur noyaux. Ceci est une autre histoire.
On peut empêcher la recombinaison des atomes/molécules en rendant les collisions entre ions et électrons impossibles ou très rares. Lorsqu'un ion passe au voisinage d'un électron, il se produit une collision coulombienne qui les rapproche. Si celle-ci est efficace, l'electron sera alors assez près de l'ion pour que celui-ci capte l'électron. Encore faut-il que l'energie de lélectron (dans le reprère de l'ion) ne soit pas trop grande, afin que l'ion puisse emmagazine temporairement cette énergie. Sinon, l'électron s'en va, ou bien m^eme arrache à l'ion un autre électron, si il lui en reste. Si les particules du gaz ont une grande dispersion en vitesses (c'est à dire si le plasma est chaud), il y a de fortes chances pour que la vitesse relative entre l'électron soit grande, alors les réactions de recombinaisons ne se produiront pas.