Učinkoviti jedrski naboj je privlačna sila protonov v jedru atoma na elektron, potem ko se odbije odbojna sila atomskih elektronov. Številčno vrednost tega naboja najdemo s preprosto matematično formulo, Z(učinkovito)=ZS, kjer je Z pozitiven naboj in S število elektronov v polno zasedenih orbitalah. V nevtralnih atomih je efektivni jedrski naboj enak številu elektronov na najbolj oddaljeni orbitali, ki se imenujejo valenčni elektroni.
V atomih imajo vsi protoni pozitiven naboj enega. Atom se od drugih atomov razlikuje po številu protonov, ki jih ima, čeprav se lahko število nevtronov med različnimi atomi iste vrste razlikuje, nekateri atomi iste vrste pa imajo lahko ione z več ali manj elektroni v orbiti. Skupni pozitivni naboj atoma je število njegovih protonov, ki je tudi atomsko število atoma, kot je prikazano v periodnem sistemu elementov. Prvi korak pri določanju efektivnega jedrskega naboja atoma je določitev njegovega celotnega pozitivnega naboja, kar je mogoče doseči z iskanjem atomskega števila atoma.
Elektroni se vlečejo proti jedru atoma in jih najdemo v orbitalah, ki se polnijo na predvidljiv način. Prva orbitala lahko vsebuje le dva elektrona. Vsaka od naslednjih orbital vsebuje osem elektronov, ko so polne. V normalnih okoliščinah in za namene iskanja učinkovitega jedrskega naboja atoma bodo elektroni zasedli najbližjo orbitalo jedru, ki jo lahko.
Popolnoma zasedene orbitale nasprotujejo enaki količini pozitivnega naboja, saj vsebujejo negativni naboj. Na primer, atom z 12 protoni in 12 elektroni, ki je nevtralen atom, bo izgubil 2 pozitivna naboja iz popolnoma zasedene prve orbitale in 8 pozitivnih nabojev iz druge. Druga dva elektrona v tretji orbitali ne vplivata na efektivni jedrski naboj atoma, ki bi bil v tem primeru 12 minus 10 ali 2.
V večini primerov poenostavljena enačba zadostuje za odkrivanje učinkovitega jedrskega naboja atoma. Kompleksnejše različice enačbe upoštevajo majhen negativni naboj valenčnih elektronov, ki se v večini namenov šteje za zanemarljiv. Ioni bodo imeli tudi učinkovit jedrski naboj, ki nekoliko odstopa od standardne enačbe, saj bo dodatek dodatnega elektrona zunanji orbitali nekoliko manj pozitiven, izguba elektrona pa bo povečala pozitivno privlačnost atoma.