La charge d'espace
La densité volumique ρ décrit une charge répartie dans un volume — nuage électronique, plasma, zone dopée d'un semi-conducteur — en coulombs par mètre cube. C'est la source de l'équation de Poisson qui gouverne tous les calculs de potentiel : div E = ρ/ε₀. Le facteur cube piège les conversions : 1 C/cm³ = 10⁶ C/m³, et le µC/cm³ égale exactement le C/m³.
Semi-conducteurs : le dopage en coulombs
Le dopage du silicium crée des densités de charge fixes considérables : 10¹⁶ atomes donneurs par cm³ — un dopage modéré — représentent 1,6×10⁻³ C/cm³, soit 1 600 C/m³ dans la zone désertée d'une jonction. Ces ρ déterminent la largeur des zones de charge d'espace, les capacités de jonction et les tensions de claquage des diodes et transistors.
Plasmas et atmosphère
L'air par beau temps porte une légère charge d'espace (quelques centaines d'ions par cm³, des fractions de pC/m³) qui entretient le champ électrique atmosphérique de 100 V/m. Les nuages d'orage concentrent des poches de plusieurs nC/m³ sur des kilomètres cubes — assez pour bâtir les centaines de mégavolts de la foudre. Les plasmas industriels et les faisceaux de particules se caractérisent également par leur ρ.
Chimie des poudres et sécurité
Les poudres et aérosols en mouvement se chargent par triboélectricité : dans un silo ou une conduite pneumatique, des ρ de l'ordre du µC/m³ suffisent à créer des potentiels de dizaines de kilovolts et des étincelles capables d'enflammer un nuage de farine ou de sucre. Les normes ATEX imposent mise à la terre et vitesses limites précisément à partir de ces densités volumiques.