电子和正离子由于浓度梯度向管壁扩散。由于电子质量小速度快,扩散的也快。于是电子和正离子之间形成电场,产生负反馈作用,使电子速度变慢,离子速度变快。最终两者以相同速度向管壁扩散,此即为双极性扩散 。
在不含磁场的 真空中,等离子体的 电子和 离子都会各自以一定的速度向外进行 热运动。由于温度是物体内分子间平均 动能的一种表现形式,温度高的粒子的热运动速率大,反之,温度低的粒子热运动速率小。
由于电子有较高的温度和较低的 质量,它们的热运动速度将会很大。当电子离开所处的位置时,带正 电荷的正离子就会落后,从而形成指向外部的 电场。这个电场会在电子和正离子之间产生一个电场力。根据 牛顿第三定律,这个力会使电子的速度减小,使离子速度增大。这个过程最终会达到一种稳定的状态,即电子和粒子都会以比电子的热运动的速率小而比离子的热运动速率大的 音速向外运动 。
在天体物理学中,双极性扩散特指中性粒子从星系形成的等离子中解离。此时的中性粒子主要是星云中的氢分子——如果没有碰撞耦合形成等离子体,它们之间会发生重力坍缩作用。