Dans ce cas, la densité de charge va créer un champ électrique (équation de Poisson). Ce champ électrique va agir comme une force de rappel. Comme les électrons sont les particules les plus légères, c'est eux qui vont se mettre en mouvement le plus rapide. Ils vont se précipiter vers un endroit où ils annulerons la densité de charge électrique. Mais arrivés à cet endroit, ils aurons aquis de la vitesse, et iront un peu plus loin. Un nouveau champ électrique, symétrique du premier se créera, et les électrons feront demi-tour, et ainsi de suite. Bref, le plasma va osciller.
La fréquence de cette oscillation est proportionnelle à la racine carrée de la densité d'électrons dans le plasma f= 9 racine(densité électronique), où f est la fréquence est en kHz, et la densité en particules/centimètre cube.
En fait, la densité de charge n'est jamais rigoureusement maintenue, car les particules ne sont pas immobiles, elles ont des vitesses désordonnées d'agitation thermique. Donc la neutralité électrique subira continuellement des petites perturbations. Ces perturbations engendrerons continuellement des oscillations de plasma décrites ci-dessus.
Ainsi, l'agitation thermique du plasma s'accompagne de fluctuations électriques variant à la fréquence plasma.
Une méthode de mesure : Une antenne électrique, suivie d'un analyseur de spectre permettra de retrouver cette fréquence. On en déduira alors la densité du plasma. Cette méthode est courament employée pour mesurer la densité des plasmas, notament à bord des sondes spatiales dédiées à l'étude des plasmas spatiaux.
La longueur de Debye est proportionnelle à la racine carrée de la température divisée par la densitée du plasma.
Dans les plasmas fabriqués en laboratoire, la longueur de Debye est typiquement en dessous
de l'ordre du centimètre ou du milimètre.
Dans les plasmas produit par des laser dans les expériences de confinement inertiel (recherches sur la fusion controllée),
la longueur de Debye est de l'ordre du micromètre.
Dans les plasmas ionosphériques, la longueur de Debye est de l'ordre du centimètre.
Dans les plasmas spatiaux, où la température est élevée et la densité est faible, la longueur de Debye peut atteindre
quelques mètres (cas du plasma de la zone aurorale a quelques milliers de kilomètres d'altitude), ou
quelques centaines de mètres (dans les lobes de la magnétosphère).
Dans la plupart des plasmas (en tout cas dans tous ceux que je connais), chaque volume dont les dimensions sont de l'ordre de la longueur de Debye continent un très grand nombre de particules. Même dans le cas des plasmas non-collisionnels.
L'interaction individuelle entre deux particules dont la distance est plus grande que la longueur de Debye est négligeable. Donc, les parties éloignées d'un plasma interagiront par le biais d'interactions collectives. Les interactions collectives se produisent par l'intermédiaire des forces électriques et magnétiques dues à répartition des densités de charge et de courant électrique dans le plasma.
Lorsqu'un plasma est limité par une frontière (par exemple une paroi métalique), il se forme autour de cette frontière une "gaine" où les propriétés du plasma sont différentes. En général, la gaine n'est pas électriquement neutre, il y a un souvent un surplus d'électrons. Le potentiel électrique peut varier de façon abrupte à travers la gaine de plasma. L'épaisseur de la gaine de plasma est typiquement de l'ordre de la longueur de Debye.
Ainsi, il y a une gaine autour des satellites qui se promènent dans l'espace. Les satellites de basse altitude (comme les stations spatiales, qui ont une altitude voisine de 400 km) sont dans l'ionosphère. Leur gaine a quelques centimètres d'épaisseur. Du fait des fortes variations de potentiel électrique à travers la gaine, il ne faut pas que la surface des satellites ait des élément pointus, car des décharges élecrtriques se produiraient alors, capables d'endomager le satellite (en particulier l'électronique). De tels incidents se sont déja produits.
Quand on fait des mesures de champ électrique à bord de sondes spatiales (sondes ou antennes électriques) il faut tenir compte des modifications du champ électrique dues à la présence de la gaine. C'est un problème difficile à résoudre qui mobilise beaucoup de chercheurs et d'ingénieurs lors de la conception des expériences.