Wolne ładunki nie tylko powodują powstawanie potencjału ale również poruszają się pod wpływem siły Coulomba Jeżeli teraz założymy, że system znajduje się w równowadze termodynamicznej, z bezwzględną temperaturą rezerwuaru termicznego równą wówczas koncentracja dyskretnych ładunków, może być rozważana jako uśrednienie termodynamiczna, a powiązany potencjał elektryczny można rozważać jako pole termodynamiczne. Z powyższymi założeniami, koncentracja -tego rodzaju ładunków opisana jest rozkładem Boltzmanna
gdzie: – stała Boltzmanna, – średnia koncentracja ładunków rodzaju -tego.
Typowe wartości W plazmie kosmicznej, gdzie gęstość elektronów jest bardzo mała, długość Debye’a może osiągać makroskopowe rozmiary, jak np. w magnetosferze, wietrze słonecznym, ośrodku międzyplanetarnym oraz międzygalaktycznym:
Plazma Gęstość Temperatura elektronów Pole magnetyczne Długość Debye’a Jądro Słońca 1032 107 – 10−11 Tokamak 1020 108 10 10−4 Wyładowanie gazowe 1016 104 – 10−4 Jonosfera 1012 103 10−5 10−3 Magnetosfera 107 107 10−8 102 Wiatr słoneczny 106 105 10−9 10 Ośrodek międzygwiezdny 105 104 10−10 10 Ośrodek międzygalaktyczny 1 106 – 105 Źródło
.
Długość Debye’a w plazmie W plazmie, ośrodek otaczający może być potraktowany jako próżnia a wtedy długość Debye’a wyniesie