Ces boucles de courant élémentaires ne sont autres que les électrons circulant autour des noyaux des atomes.

Considérons l'atome de Bohr, formé d'un électron de masse et de charge en orbite circulaire autour d'un proton supposé fixe. L'orbite de cet électron est parcourue en une période , l'intensité électrique correspondante vaut donc

avec la vitesse angulaire de l'électron.

D'après la définition du moment magnétique créé par cette boucle de courant de surface

Si nous considérons le moment cinétique orbital de l'électron

par conséquent

Expérimentalement, pour un système réel, on relie à par la relation où est le rapport gyromagnétique

Une conséquence de cette relation est l'effet Einstein-de Haas : en modifiant l'aimantation d'un système, on peut modifier son moment cinétique et donc le mettre en mouvement.

D'autre part, dans le modèle de l'atome de Bohr, le moment cinétique orbital de l'électron est quantifié suivant

avec la constante de Planck qui vaut (voir le cours de physique quantique).

avec un nombre entier ou demi-entier (d'où la notion de quantification de l'énergie).

On introduit ainsi le facteur de Landé tel que :

et on constate que varie entre 1 et 2 suivant la nature du système considéré.

En particulier, l'électron lui-même possède un moment cinétique intrinsèque de rotation sur lui-même (dit "spin") pour lequel (loin du résultat classique).

D'autre part, si on applique au matériau un champ magnétique , alors en notant le nombre quantique magnétique

suivant l'état du système ne pourra prendre que valeurs entre et

Par conséquent l'énergie d'interaction du système avec le champ magnétique qui vaut sera elle-même quantifiée.